高性能钠离子电池正极材料

发布时间：2023-02-28 18:39

　　钠离子电池具有成本低廉的突出优点,可望替代市场中的锂离子电池并成为下一代商用化储能器件。电池的能量密度主要由正极材料和负极材料的容量决定,且负极的容量往往远高于正极,因此电池的性能主要受正极材料限制。已报道的四种典型钠离子电池正极材料:聚阴离子化合物,有机化合物,普鲁士蓝衍生物和过渡金属氧化物仍然处于研究阶段,因此探索高性能钠离子电池正极材料迫在眉睫。本文主要研究了高性能普鲁士蓝衍生物和过渡金属氧化物正极材料。普鲁士蓝衍生物理论比容量较高,但是倍率性能差。本文通过选择性棱刻蚀的方法构造纳米多孔结构来提高钠离子的扩散系数,改善了普鲁士蓝衍生物的倍率性能。水热法制备的普鲁士蓝衍生物立方体经盐酸刻蚀得到棱刻蚀的普鲁士蓝衍生物,选择性刻蚀归因于棱上的[Fe(CN)6]4-缺陷浓度比面高,且高浓度缺陷处优先被刻蚀。棱刻蚀普鲁士蓝衍生物具有高钠离子扩散系数和多活性位点,在5 m A g^-1下放电电化学容量是167 m Ah g^-1,同时在40 m A g^-1电流密度下能保持82.7%的初始比容量。因此选择性棱刻蚀可以有效改善普鲁士蓝...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
        1.1.1 课题研究的背景
        1.1.2 课题研究的意义
    1.2 钠离子电池
        1.2.1 钠离子电池的工作原理
        1.2.2 钠离子电池的组成部分
    1.3 典型的钠离子电池正极材料
        1.3.1 聚阴离子化合物
        1.3.2 有机化合物
        1.3.3 普鲁士蓝衍生物及其改性
        1.3.4 层状氧化物
    1.4 钠离子电池中的阴离子氧化还原现象
        1.4.1 阴离子氧化还原现象的发现
        1.4.2 阴离子氧化还原现象的发展历史
        1.4.3 阴离子氧化还原现象的机理解释
        1.4.4 阴离子氧化还原反应的关键问题
    1.5 本研究论文的主要研究内容
第2章 选择性棱刻蚀制备高倍率普鲁士蓝衍生物正极材料
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验所用仪器参数
        2.2.2 实验合成药品
        2.2.3 正极材料的合成过程
        2.2.4 正极的制备过程
        2.2.5 钠离子电池的组装制备过程
        2.2.6 钠离子电池的电化学测试
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 正极材料的表征
        2.3.2 普鲁士蓝衍生物的缺陷诱导异相刻蚀机理
        2.3.3 正极的电化学行为测试
    2.4 本章小结
第3章 钾掺杂稳定K_0.2Na_1.3Mn_0.5O₂ 三维结构提升晶格氧反应可逆性
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验使用仪器及参数设置
        3.2.2 实验合成所需的药品
        3.2.3 正极材料的合成过程
        3.2.4 正极的制备过程
        3.2.5 钠离子电池的组装制备过程
        3.2.6 钠离子电池的电化学测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 正极材料的表征
        3.3.2 正极材料的电化学测试
        3.3.3 正极材料氧化还原机理
        3.3.4 正极材料电化学过程结构演化
    3.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果
致谢



本文编号：3751645