多羧基苯有机复合负极材料的设计制备与储钠特性研究

发布时间：2021-07-31 07:02

　　在过去几年里,锂离子电池广泛应用于电子设备中,例如笔记本电脑,手机,电子手表,混合电动车等等。随着这些领域的快速发展,锂金属资源的用量会急速增加,导致在不久的将来锂离子电池价格的提高。因此,发展一种能够替代锂离子电池的新型电池成为目前首要任务。钠元素与锂元素同属同一主族,具有相似的化学性质,而金属钠与锂相比,钠金属资源较丰富,对环境更加友好,价格低廉,因此作为最有可能替代锂离子电池的钠离子电池引起广大研究者们的极大兴趣。本文研究的是具有芳香性有机物负极材料的合成、改性、储钠性能以及机理。（1）在实验中,我们合成出一种新型的钠离子电池负极材料均苯三甲酸钠,通过与碳纳米管构建一个三维导电网络提高该材料的电子导电率。电化学测试表明该材料具有优异的电化学性能,在0.1 A g^-1的电流密度下可逆容量达到214.6 mA h g^-1,在较高电流密度1 A g^-1和10 A g^-1下,可逆容量仍可以达到149 mA h g^-1和87.5 mA h g^-1。实验中,我们... 

【文章来源】：东北师范大学吉林省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：47 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

-1（a，b，c）CNT-NWs@Na3TM复合材料不同放大倍数下的SEM图和原理图；（d）Na3TM的1HNMR谱图（e）均苯三甲酸和CNT-NWs@Na3TM的红外光谱对比；（f）CNT-NWs@Na3TM的孔径分布和N2吸脱附曲线

东北师范大学硕士学位论文的储钠性能比纯的体相 Na3TM 材料和碳纳米管要好很多，如果不添加碳纳米管使其与均苯三甲酸钠形成导电网络，纯 Na3TM 材料的可逆容量就只有 8 mA h g-1。同时，经测试纯碳纳米管的储钠容量为 37.5 mAh g-1。CNT-NWs@Na3TM 的储钠性能的提高来源于该材料中相互交织的 CNTs 形成的导电网络，提高了有机材料的电子导电性。电子导电性与离子传输的协同作用加快了电子动力学从而达到快速的、稳定的钠存储（优异的倍率与循环性能以及较高的钠存储容量）。

东北师范大学硕士学位论文了能够更加清晰的展现 CNT-NWs@Na3TM 复合材料的 Na 存储机制，基们绘制出发生在材料中的整个 Na 脱出与嵌入过程。如图 2.2-6 所示，在第程中，电化学反应明显是 3 电子运输过程，Na 分成三步进行嵌入依次分，Na5TM，Na6TM。在接下来的脱钠过程，形成的 Na6TM 不能恢复到初，而是回到了一个电子嵌入状态，即 Na4TM。在第一个循环之后，活性材a 存储转化的可逆性，始终在 Na4TM 和 Na6TM 之间转化。所以，对于新机负极材料 CNT-NWs@Na3TM 的钠存储机制其实是除了第一圈的嵌钠过个 Na 嵌入以外，接下来的循环表现出的都是两电子的可逆运输，并且每 Na 的运输。

【参考文献】：
期刊论文
[1]Progress in electrical energy storage system:A critical review[J]. Thang Ngoc Cong.  Progress in Natural Science. 2009(03)



本文编号：3313004