氮掺杂碳纳米片的制备及其储钠性能研究

发布时间：2023-02-27 09:11

　　化石燃料的过度开发和日益严重的环境污染问题使得人们对储能装置的要求越来越高。由于钠资源丰富、价格低廉等优点,钠离子电池在大规模储能方面具有很大的潜力。然而由于钠离子较大的半径,钠离子电池对负极材料的要求很高,因此开发具有优异储钠性能的负极材料显得至关重要。碳纳米材料由于导电性好、稳定性好、循环寿命长等优点,有着广阔的研究空间和研究价值,是一种很有潜力的负极材料。本文以氮掺杂碳纳米片为研究对象,探索其制备方法,并将制备出来的氮掺杂碳纳米片组装成扣式电池进行储钠性能研究。主要研究结果如下:采用NaCl作模板、葡萄糖和尿素分别作碳源和氮源、KOH作活化剂,通过高温固相热解法一步合成了一种氮掺杂碳纳米片。通过结构和成分表征,这种碳材料呈现多孔结构,其N含量约为5.55%。这种结构的碳材料很好地抑制了自身的团聚,为钠离子的存储提供了更多的活性位点。由于这些特点,这种氮掺杂碳材料在作为钠离子电池负极材料时,在0.1 Ag-1的电流密度下循环100次后,具有195 mAh g-1的容量;在0.5 A g-1的电流密度下循环400次后,容量保持率高达94.2%。特别地,在10 A g-1的大电流密度下...

【文章页数】：48 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 钠离子电池概述
        1.2.1 钠离子电池的发展历程
        1.2.2 钠离子电池的组成结构和工作原理
    1.3 钠离子电池材料概述
        1.3.1 钠离子电池正极材料
        1.3.2 钠离子电池负极材料
    1.4 几种典型的碳基材料研究
        1.4.1 石墨
        1.4.2 无定型碳
    1.5 碳电极材料的性能改进
    1.6 本课题的研究背景和内容
第二章 实验部分
    2.1 主要实验设备和实验药品
        2.1.1 实验设备
        2.1.2 实验药品
    2.2 材料表征
        2.2.1 扫描电镜分析
        2.2.2 透射电镜分析
        2.2.3 X射线衍射分析
        2.2.4 拉曼光谱分析
        2.2.5 X射线光电子能谱分析
第三章 氮掺杂碳纳米片的制备与储钠性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 氮掺杂碳纳米片的制备
        3.2.2 电化学测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 材料的表征
        3.3.2 氮掺杂碳纳米片的储钠性能研究
    3.4 本章小结
第四章 总结与展望
    4.1 总结
    4.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文



本文编号：3751068