金属氧（硫）化物/碳复合钠离子电池负极材料的制备和性能研究
发布时间：2020-12-18 05:11
近年来,锂离子电池因其能量密度高、倍率性能好等优势,在小型电子设备、可穿戴电子设备以及电动交通工具领域得到广泛应用。但不断增长的锂离子电池市场,导致了锂资源短缺和价格上涨等问题。因此,需要寻找新的储能体系来代替锂离子电池。其中,钠离子电池由于资源丰富、价格低廉以及拥有与锂离子电池相似的电化学充放电过程等优势,引起了研究人员的广泛关注。然而,由于钠离子比锂离子具有更大的离子半径,导致一些锂离子电极材料并不适用于钠离子电池。缺少合适的高性能钠离子存储电极材料,特别是负极材料,成为制约钠离子电池商业化应用的一个重要瓶颈问题。现有钠离子电池负极材料的性能难以同时满足高比容量、高倍率和长循环稳定性的要求。碳材料具有优异的循环稳定性,但比容量性能较低。金属氧化物/硫化物材料具有高的理论容量,但由于材料本身导电性差以及循环过程中产生的体积膨胀,致使循环稳定性和倍率性能差。针对上述问题,本论文将高比容量金属氧化物/硫化物材料和高稳定性碳材料复合,制备了一系列具有高比容量、良好倍率性能和长循环寿命的金属氧（硫）化物/氮掺杂碳纳米管钠离子负极材料,为高性能钠离子电池电极材料的设计和构建提供了新思路。具体研...
【文章来源】：南京邮电大学江苏省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
钠离子电池工作原理
图 1.3 P2 型和 O3 型 NaxMO2晶体结构示意图[33]氧化物又分为两大群体：O3 和 P2 型，字母 O 或 P 代表八面数字 3 或 2 代表着在重复叠加单元中垂直于分层的过渡金属都有阻碍其实际应用的问题。O3 型 NaxMO2在充放电过程中环稳定性的退化[34, 35]。除此之外，由于它们会和水发生反应气体中，增加了成本。而 P2 型的化合物在经历钠离子脱嵌过在充放电过程中很少经历相变。axMO2有一种由八面体单元（MO6）和四方锥单元（MO5）位点被连接到顶点有一个三面体和两个八面体的链上，来构道结构驱动钠离子主要沿 c 方向扩散。隧道型结构的 NaxM被广泛研究。隧道形结构的原型是 Na0.44MnO2，由 HagenmulP2 和隧道型 NaxMO2的主要缺陷在于分子式中钠离子占据比
图 1.4 正极材料的能量密度[33] 普鲁士蓝化合物鲁士蓝化合物（PB）主要是钙钛矿结构，用 A2Mп[Tп(CN)6]表示（A：碱金属；M渡金属）。最近，这种化合物作为正极材料吸引了很多关注，主要是由于价格很便宜enough 小组第一次提出一系列的 KMFe(CN)6(M = Fe, Mn, Ni, Cu, Co 和 Zn)化合物作电池正极材料[39]。因为这些化合物本身不含钠，限制了其在钠离子电池中的应用。今许多含钠的普鲁士蓝化合物已经开始被研究[40]。经报道过的有 NaxM[T(CN)6]化合物可以分成六氰基高铁酸盐(NaxM[Fe(CN)6])和六盐 (NaxM[Mn(CN)6])。其中，Na2Mn[Mn(CN)6]表现出一个相对较高的容量 209 mAh·g的电压电势为 3.55 V[41]，但是前驱体材料 K3[Mn(CN)6]具有较大的毒性。而六氰酸 Na4Fe(CN)6被认为是无毒的，所以 NaxM[Fe(CN)6]被认为是更有前途的商业正极材是上述的六氰基高铁酸盐仍存在许多缺陷影响其实际应用，其中主要的一个是由于
【参考文献】：
期刊论文
[1]钠离子电池用碳负极材料研究进展[J]. 张思伟,张俊,吴思达,吕伟,康飞宇,杨全红. 化学学报. 2017(02)
[2]钠离子电池正极材料研究进展[J]. 方永进,陈重学,艾新平,杨汉西,曹余良. 物理化学学报. 2017(01)
[3]钠离子电池工作原理及关键电极材料研究进展[J]. 郭晋芝,万放,吴兴隆,张景萍. 分子科学学报. 2016(04)
[4]碳基负极材料储钠反应的研究进展[J]. 邱珅,吴先勇,卢海燕,艾新平,杨汉西,曹余良. 储能科学与技术. 2016(03)
本文编号：2923416
【文章来源】：南京邮电大学江苏省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
钠离子电池工作原理
图 1.3 P2 型和 O3 型 NaxMO2晶体结构示意图[33]氧化物又分为两大群体：O3 和 P2 型，字母 O 或 P 代表八面数字 3 或 2 代表着在重复叠加单元中垂直于分层的过渡金属都有阻碍其实际应用的问题。O3 型 NaxMO2在充放电过程中环稳定性的退化[34, 35]。除此之外，由于它们会和水发生反应气体中，增加了成本。而 P2 型的化合物在经历钠离子脱嵌过在充放电过程中很少经历相变。axMO2有一种由八面体单元（MO6）和四方锥单元（MO5）位点被连接到顶点有一个三面体和两个八面体的链上，来构道结构驱动钠离子主要沿 c 方向扩散。隧道型结构的 NaxM被广泛研究。隧道形结构的原型是 Na0.44MnO2，由 HagenmulP2 和隧道型 NaxMO2的主要缺陷在于分子式中钠离子占据比
图 1.4 正极材料的能量密度[33] 普鲁士蓝化合物鲁士蓝化合物（PB）主要是钙钛矿结构，用 A2Mп[Tп(CN)6]表示（A：碱金属；M渡金属）。最近，这种化合物作为正极材料吸引了很多关注，主要是由于价格很便宜enough 小组第一次提出一系列的 KMFe(CN)6(M = Fe, Mn, Ni, Cu, Co 和 Zn)化合物作电池正极材料[39]。因为这些化合物本身不含钠，限制了其在钠离子电池中的应用。今许多含钠的普鲁士蓝化合物已经开始被研究[40]。经报道过的有 NaxM[T(CN)6]化合物可以分成六氰基高铁酸盐(NaxM[Fe(CN)6])和六盐 (NaxM[Mn(CN)6])。其中，Na2Mn[Mn(CN)6]表现出一个相对较高的容量 209 mAh·g的电压电势为 3.55 V[41]，但是前驱体材料 K3[Mn(CN)6]具有较大的毒性。而六氰酸 Na4Fe(CN)6被认为是无毒的，所以 NaxM[Fe(CN)6]被认为是更有前途的商业正极材是上述的六氰基高铁酸盐仍存在许多缺陷影响其实际应用，其中主要的一个是由于
【参考文献】：
期刊论文
[1]钠离子电池用碳负极材料研究进展[J]. 张思伟,张俊,吴思达,吕伟,康飞宇,杨全红. 化学学报. 2017(02)
[2]钠离子电池正极材料研究进展[J]. 方永进,陈重学,艾新平,杨汉西,曹余良. 物理化学学报. 2017(01)
[3]钠离子电池工作原理及关键电极材料研究进展[J]. 郭晋芝,万放,吴兴隆,张景萍. 分子科学学报. 2016(04)
[4]碳基负极材料储钠反应的研究进展[J]. 邱珅,吴先勇,卢海燕,艾新平,杨汉西,曹余良. 储能科学与技术. 2016(03)
本文编号：2923416
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