全固态钠电池Na 3.4 Zr 2 Si 2.4 P 0.6 O 12 基电解质电导率调控及其导电行为研究

发布时间：2021-02-12 14:35

　　与锂离子电池相比,钠离子二次电池由于钠资源储量丰富、价格低廉等优点,有望在大规模储能中得到应用。近年来钠离子二次电池的快速发展无疑将加速其商业化进程。传统的钠离子电池由于使用热稳定性差、易燃烧和泄漏的有机液体电解质,存在严重的安全问题。与有机液体电解质相比,固体电解质具有热稳定性高、可燃性低、无泄漏和挥发性、无着火和爆炸风险等优势。使用固体电解质取代传统的有机液体电解质,可以大幅提升电池的安全性,因而具有更加广阔的发展前景。在固态电解质中,NASICON型固体电解质Na_3.4Zr₂Si_2.4P_0.6O₁₂（NZSP）因具有高离子电导率、对钠稳定性好、机械性能优异等优点而得到了关注。本论文主要探究了NZSP固体电解质的制备工艺,并通过引入NaF助烧剂,进一步提高了NZSP电化学性能。此外,论文中通过对其Zr位进行掺杂改性,探究了掺杂后晶体结构中钠离子浓度与电解质导电性能的相互关系。论文研究中,首先采用新型溶液辅助固相反应法制备了高性能NZSP电解质片,探究了烧结温度、烧结时间对N... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 固态钠电池概述
    1.3 无机固体电解质
        1.3.1 离子传输机制
        1.3.2 无机固体电解质分类
    1.4 有机聚合物固体电解质
        1.4.1 离子传输机制
        1.4.2 聚合物固体电解质简述
    1.5 NASICON固体电解质的研究
3Zr₂Si₂PO₁₂的掺杂改性研究">        1.5.1 基于Na₃Zr₂Si₂PO₁₂的掺杂改性研究
3Zr₂Si₂PO₁₂的晶界调控研究">        1.5.2 基于Na₃Zr₂Si₂PO₁₂的晶界调控研究
3Zr₂Si₂PO₁₂的合成方法研究">        1.5.3 基于Na₃Zr₂Si₂PO₁₂的合成方法研究
    1.6 课题研究目的及内容
        1.6.1 课题研究目的
        1.6.2 课题研究内容
第2章 实验材料及表征
    2.1 实验药品与仪器
        2.1.1 实验药品与材料
        2.1.2 主要仪器设备
    2.2 材料的合成与制备
    2.3 材料的结构分析
        2.3.1 X射线衍射（XRD）
        2.3.2 扫描电子显微镜（SEM）
        2.3.3 X射线能谱分析（EDS）
        2.3.4 电解质片致密度测试
    2.4 电化学性能测试
        2.4.1 离子电导率测试
        2.4.2 Na|Na对称电池恒电流充放电测试
3.4Zr₂Si_2.4P_0.6O₁₂固体电解质的制备及导电性能调控研究">第3章 Na_3.4Zr₂Si_2.4P_0.6O₁₂固体电解质的制备及导电性能调控研究
    3.1 前言
3.4Zr₂Si_2.4P_0.6O₁₂固体电解质的制备工艺探究">    3.2 Na_3.4Zr₂Si_2.4P_0.6O₁₂固体电解质的制备工艺探究
3.4Zr₂Si_2.4P_0.6O₁₂性能影响">        3.2.1 烧结温度对Na_3.4Zr₂Si_2.4P_0.6O₁₂性能影响
3.4Zr₂Si_2.4P_0.6O₁₂粉体微观结构表征">        3.2.2 Na_3.4Zr₂Si_2.4P_0.6O₁₂粉体微观结构表征
3.4Zr₂Si_2.4P_0.6O₁₂电解质片电化学性能表征">        3.2.3 Na_3.4Zr₂Si_2.4P_0.6O₁₂电解质片电化学性能表征
3.4Zr₂Si_2.4P_0.6O₁₂微观形貌分析">        3.2.4 Na_3.4Zr₂Si_2.4P_0.6O₁₂微观形貌分析
3.4Zr₂Si_2.4P_0.6O₁₂性能调控研究">    3.3 Na F助烧剂对Na_3.4Zr₂Si_2.4P_0.6O₁₂性能调控研究
3.4Zr₂Si_2.4P_0.6O₁₂-Na F的晶体结构分析">        3.3.1 Na_3.4Zr₂Si_2.4P_0.6O₁₂-Na F的晶体结构分析
3.4Zr₂Si_2.4P_0.6O₁₂-Na F的 EIS分析">        3.3.2 Na_3.4Zr₂Si_2.4P_0.6O₁₂-Na F的 EIS分析
    3.4 本章小结
3.4Zr₂Si_2.4P_0.6O₁₂材料掺杂改性后的导电行为">第4章 Na_3.4Zr₂Si_2.4P_0.6O₁₂材料掺杂改性后的导电行为
    4.1 前言
3.4Zr₂Si_2.4P_0.6O₁₂性能的影响">    4.2 Sc掺杂对Na_3.4Zr₂Si_2.4P_0.6O₁₂性能的影响
        4.2.1 晶体结构分析
        4.2.2 离子电导率分析
        4.2.3 Sc掺杂NZSP微观形貌分析
3.4Zr₂Si_2.4P_0.6O₁₂性能的影响">    4.3 In掺杂对Na_3.4Zr₂Si_2.4P_0.6O₁₂性能的影响
        4.3.1 晶体结构分析
        4.3.2 离子电导率分析
        4.3.3 In掺杂NZSP微观形貌分析
3.4Zr₂Si_2.4P_0.6O₁₂性能的影响">    4.4 Nb掺杂对Na_3.4Zr₂Si_2.4P_0.6O₁₂性能的影响
        4.4.1 晶体结构分析
        4.4.2 离子电导率分析
        4.4.3 Nb掺杂NZSP微观形貌分析
    4.5 对称电池恒电流充放电测试
    4.6 晶体结构中钠离子浓度对钠传导的影响
    4.7 晶粒与晶界的导电性分析
    4.8 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


【参考文献】：
期刊论文
[1]钠离子电池先进功能材料的研究进展[J]. 向兴德,卢艳莹,陈军.  化学学报. 2017(02)



本文编号：3031009