基于石墨烯改性的金属氧化物钠离子电池负极材料研究

发布时间：2020-10-31 19:10

　　 当今世界,锂离子电池因为具有能量密度高、循环寿命长等优点,已经广泛应用于手机、笔记本电脑以及新能源汽车等领域,成为二次电池的市场主流。但是,随着锂离子电池的广泛使用,人们开始越来越担忧锂矿价格的高涨及其矿产资源的紧缺。因此,发展新的二次电池体系成为了一种迫切需求。因为钠资源的丰富性及其低廉的价格以及锂离子和钠离子相似的化学性质,最近钠离子电池开始受到广泛关注,并被认为是锂离子电池优良的替代品。但是由于钠离子的半径(1.02A)要远大于锂离子的半径(0.76A),很难找到适合钠离子脱嵌的电极材料,因而开发高容量的钠离子电池电极活性材料已成为钠离子电池研究的热点。但是目前钠离子电池负极活性材料的研究仍主要集中于碳材料领域,所以亟待开发高性能的负极活性材料。为此本文重点研究了金属氧化物作为钠离子电池负极材料,主要研究内容包括以下几点：1.采用溶胶凝胶法,以钛酸四丁酯等为原料合成了纳米TiO2作为钠离子电池负极活性材料,并通过改进的Hummers法合成了GO(氧化石墨),再对TiO2材料进行复合和热处理,研究不同的RGO(还原氧化石墨烯)复合比例(选取4wt.%、6wt.%和1 0wt.%)对活性材料电化学性能的影响。电化学性能测试结果表明,纯TiO2作为负极活性材料具有166.2 mA h g-1的首次充电比容量。含6wt.%的RGO复合后的TiO2-RGO复合材料表现出显著提高的循环性能和容量保持率,材料的初始比容量提高到564.5mA h g-1,并且在50次循环后,容量保持在227mA h g-1。2.采用水热合成法,以钼酸铵等为原料合成了纳米MoO3作为钠离子电池负极活性材料,并通过改进的Hummers法合成了GO,对MoO3材料进行复合,再通过后续热处理,研究不同的RGO复合比例(选取4wt.%、6wt.%、10wt.%和15wt.%)对活性材料电化学性能的影响。电化学性能测试结果表明,纯MoO3作为负极活性材料具有476.2 mA hg-1的首次充电比容量。含6wt.%石墨烯复合后的MoO3-RGO复合材料表现出明显提高的循环性能和容量保持率,材料在50圈循环后,容量保持在208 mAh g-13.采用水热合成法,以乙酸钴等为原料合成了纳米Co3O4作为钠离子电池负极活性材料,并通过改进的Hummers法制备了GO,对Co3O4材料进行复合,再通过后续热处理,研究不同的RGO复合比例(选取5wt.%、10wt.%)对活性材料的电化学性能影响。电化学性能测试结果表明,纯Co3O4作为负极活性材料表现出326.2 mAhg-1的首次充电比容量。含10wt.%的RGO复合后的Co3O4-RGO复合材料表现出明显提高的循环性能和容量保持率,含5wt.%的RGO复合后的Co3O4-RGO复合材料的初始放电比容量提高到768.6 mAhg-1,并且在50次循环后,容量保持在235mAhg-1。
【学位单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TM912
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 钠离子电池概述
    1.3 钠离子电池正极材料
    1.4 钠离子电池负极材料
    1.5 钠离子电池电解液
    1.6 本课题研究方案及可行性分析
    参考文献
第二章 实验仪器及方法
    2.1 实验试剂与仪器
    2.2 材料的表征手段
    2.3 电池的组装及电化学性能表征
2-RGO材料的制备以及表征'>第三章 TiO₂-RGO材料的制备以及表征
    3.1 引言
    3.2 实验部分
    3.3 结果与讨论
    3.4 本章小结
    参考文献
3-RGO材料的制备以及表征'>第四章 MoO₃-RGO材料的制备以及表征
    4.1 引言
    4.2 实验部分
    4.3 结果与讨论
    4.4 本章小结
    参考文献
3O₄-RGO材料的制备以及表征'>第五章 Co₃O₄-RGO材料的制备以及表征
    5.1 引言
    5.2 实验部分
    5.3 结果与讨论
    5.4 本章小结
    参考文献
第六章 总结与展望
    6.1 本文的工作总结
    6.2 展望
硕士期间发表论文
致谢

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 杨军;;硅基负极材料研究开发与产业化进展[J];精细与专用化学品;2012年04期

2 邓姝皓;易丹青;赵丽红;周玲伶;王斌;冀成年;兰博;;一种新型海水电池用镁负极材料的研究[J];电源技术;2007年05期

3 刘元刚;唐致远;陈玉红;徐强;;商品化石墨作为聚合物锂离子电池负极材料的性能表征[J];材料热处理学报;2007年02期

4 罗益锋;碳纤维制的锂电池负极材料[J];高科技纤维与应用;1996年Z1期

5 池汝安;陈志伟;路莎莎;;负极材料四氧化三钴的液相沉淀法制备及其性能[J];武汉工程大学学报;2014年04期

6 张强;艾常春;刘洋;胡意;张睿;田琦峰;;四氧化三钴负极材料合成方法研究进展[J];无机盐工业;2014年03期

7 赵敏;;一种可弯折电池负极材料及其制造方法[J];橡胶工业;2009年09期

8 谭晓旭;唐谊平;曹华珍;郑国渠;;三维负极材料二氧化钛纳米管阵列的研究进展[J];电池;2011年06期

9 姜前蕾;贾梦秋;薛锐生;;锡锑铜氧合金负极材料的电化学性能[J];电池;2012年04期

10 张力;;日本将量产新型锂电池负极材料[J];现代化工;2012年08期

相关博士学位论文 前10条

1 吕洪岭;锂离子电池用锡基、铁基负极材料的制备及性能研究[D];南京航空航天大学;2014年

2 肖涵;过渡金属氧化物负极材料及其储锂性能研究[D];浙江工业大学;2015年

3 王伟;钛氧化物作为锂/钠离子电池负极材料的基础研究[D];北京科技大学;2016年

4 夏青;锂离子电池氧化物负极材料的制备与电化学性能研究[D];北京科技大学;2015年

5 汤红;锂离子电池硅/rGO复合负极材料的制备及其电化学性能[D];浙江大学;2015年

6 沈飞;用于钠离子电池的碳基负极材料研究[D];南京大学;2016年

7 王保峰;二次锂电池中高容量硅/碳复合负极材料的合成及电化学研究[D];中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所）;2004年

8 李成均;含钛类锂电池负极材料的合成及其电化学性能的研究[D];华东理工大学;2013年

9 楠顶;锂离子电池自支撑一维多孔碳与硅碳复合负极材料研究[D];清华大学;2014年

10 姚文俐;锂离子电池高容量氧化钴负极材料的研究[D];上海交通大学;2008年

相关硕士学位论文 前10条

1 卢斌;SnO_2/Cu/C复合负极材料的制备和嵌锂特性研究[D];华南理工大学;2015年

2 宋怡楠;氧化石墨热解炭与硬炭作锂（钠）离子电池负极材料的研究[D];河北大学;2015年

3 窦一博;锂离子电池硅基复合负极材料的制备及结构性能研究[D];浙江大学;2015年

4 文思静;喷雾干燥法合成Li_4Ti_5O_(12)负极材料的研究[D];大连交通大学;2015年

5 杨中华;钠离子电池负极材料Na_2Ti_3O_7@CNT的制备及电化学性能研究[D];苏州大学;2015年

6 张赟;镁空气电池电极材料及电解液的优化[D];上海交通大学;2015年

7 胡超;液态丙烯腈低聚物包覆石墨锂离子电池负极材料的研究[D];深圳大学;2015年

8 吴玉潭;低电压高容量锂电池钒基负极材料的合成及电化学性能研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

9 刘恩诚;一氧化硅/石墨/碳复合负极材料的研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

10 颜世银;锂离子电池改性硅/石墨负极材料的性能研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

本文编号：2864382