长寿命钠离子电池的构建及其NASICON型电极材料的制备与性能研究
发布时间：2023-03-19 08:15
钠离子电池是一种基于钠离子可逆脱嵌反应的电化学储能装置,具有能量效率高、比能量大、成本低等特点,在可再生能源规模化储存领域展现出应用潜力。但是,钠离子电池的使用寿命还有待提高。本论文通过研究制备高性能的NASICON型钒基磷酸盐正极材料和钛基磷酸盐负极材料,构建长寿命的钠离子电池。主要包括以下内容:①钒基磷酸盐正极材料的设计制备与性能研究:采用溶胶凝胶法制备一系列不同碳含量的Na3V2(PO4)3/C材料,通过XRD、TGA、恒流充放电等技术研究碳含量材料晶体结构和电化学性能的影响,优化出最佳的碳含量;设计制备一系列Mn掺杂的Na3+xV2-xMnx(PO4)3/C(0≦×≦1)材料,通过XRD、循环伏安、GITT、恒流充放电等方法研究Mn掺杂对材料晶体结构、反应动力学和充放电性能的影响。研究结果发现,Na3.2V1.8Mn0.2(PO4)3/C在20 mA·g-1和200 mA·g-1条件下的可逆容量分别为106.6 mAh·g-1和91.2 mAh·g-1,循环200次后容量保持率高达91.5%。②钛基磷酸盐负极材料的设计制备与性能研究:采用溶胶凝胶法制备三种不同组分的钛基磷酸盐A...
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 钠离子电池简述
1.3 钠离子电池正极材料研究现状
1.3.1 过渡金属氧化物
1.3.2 普鲁士蓝类化合物
1.3.3 聚阴离子类化合物
1.4 钠离子电池负极材料研究现状
1.4.1 嵌入类负极材料
1.4.2 转化类负极材料
1.4.3 合金型负极材料
1.5 钠离子电池全电池研究现状
1.6 选题的意义与研究内容
2 正极材料Na3V2(PO4)3/C的制备以及电化学性能研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验药品与仪器
2.2.2 材料的制备
2.2.3 材料表征
2.3 电极的制备与电池的组装
2.3.1 电极的制备
2.3.2 电池的组装
2.4 电化学性能测试
2.5 结果与讨论
2.5.1 XRD图谱与热重曲线
2.5.2 充放电性能
2.5.3 材料的形貌表征
2.6 本章小结
3 正极材料Na3+xV2-xMnx(PO4)3/C的制备与电化学性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验药品及仪器
3.2.2 材料制备
3.2.3 材料表征方法
3.2.4 电池组装
3.2.5 电化学测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 Na3+xV2-xMnx(PO4)3/C材料的结构表征
3.3.2 锰掺杂对Na3+xV2-xMnx(PO4)3/C材料电化学性能的影响
3.3.3 最优组分形貌表征
3.3.4 动力学分析
3.4 本章小结
4 负极材料ATi2(PO4)3/C的制备与电化学性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验试剂及仪器
4.2.2 材料制备
4.2.3 材料表征
4.3 电极的制备与电池的组装
4.3.1 电极的制备
4.3.2 电池的组装
4.4 电化学性能测试
4.5 结果与讨论
4.5.1 ATi2(PO4)3/C(A=Li,Na,Mg)材料的结构与形貌
4.5.2 ATi2(PO4)3/C(A=Li,Na,Mg)材料电化学性质
4.5.3 ATi2(PO4)3/C(A=Li,Na,Mg)材料的充放电性能
4.5.4 ATi2(PO4)3/C(A=Li,Na,Mg)材料的反应动力学
4.6 本章小结
5 钠离子电池的组装与性能测试
5.1 前言
5.2 实验过程
5.2.1 极片制备
5.2.2 电池组装
5.2.3 电化学测试
5.3 结果与讨论
5.4 本章小结
结论与展望
结论
展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
本文编号：3764903
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 钠离子电池简述
1.3 钠离子电池正极材料研究现状
1.3.1 过渡金属氧化物
1.3.2 普鲁士蓝类化合物
1.3.3 聚阴离子类化合物
1.4 钠离子电池负极材料研究现状
1.4.1 嵌入类负极材料
1.4.2 转化类负极材料
1.4.3 合金型负极材料
1.5 钠离子电池全电池研究现状
1.6 选题的意义与研究内容
2 正极材料Na3V2(PO4)3/C的制备以及电化学性能研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验药品与仪器
2.2.2 材料的制备
2.2.3 材料表征
2.3 电极的制备与电池的组装
2.3.1 电极的制备
2.3.2 电池的组装
2.4 电化学性能测试
2.5 结果与讨论
2.5.1 XRD图谱与热重曲线
2.5.2 充放电性能
2.5.3 材料的形貌表征
2.6 本章小结
3 正极材料Na3+xV2-xMnx(PO4)3/C的制备与电化学性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验药品及仪器
3.2.2 材料制备
3.2.3 材料表征方法
3.2.4 电池组装
3.2.5 电化学测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 Na3+xV2-xMnx(PO4)3/C材料的结构表征
3.3.2 锰掺杂对Na3+xV2-xMnx(PO4)3/C材料电化学性能的影响
3.3.3 最优组分形貌表征
3.3.4 动力学分析
3.4 本章小结
4 负极材料ATi2(PO4)3/C的制备与电化学性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验试剂及仪器
4.2.2 材料制备
4.2.3 材料表征
4.3 电极的制备与电池的组装
4.3.1 电极的制备
4.3.2 电池的组装
4.4 电化学性能测试
4.5 结果与讨论
4.5.1 ATi2(PO4)3/C(A=Li,Na,Mg)材料的结构与形貌
4.5.2 ATi2(PO4)3/C(A=Li,Na,Mg)材料电化学性质
4.5.3 ATi2(PO4)3/C(A=Li,Na,Mg)材料的充放电性能
4.5.4 ATi2(PO4)3/C(A=Li,Na,Mg)材料的反应动力学
4.6 本章小结
5 钠离子电池的组装与性能测试
5.1 前言
5.2 实验过程
5.2.1 极片制备
5.2.2 电池组装
5.2.3 电化学测试
5.3 结果与讨论
5.4 本章小结
结论与展望
结论
展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
本文编号：3764903
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