钠金属负极改性研究

发布时间：2021-04-10 06:38

　　由于钠资源廉价、高丰度且分布较广以及钠金属氧化还原电位较低（-2.73 V vs.标准氢电极）、理论比容量较高(1166 mA h g^-1)等优势,钠金属电池有望被用来构建高能量密度廉价的储能设备。但是,钠金属反应活性高,易与电解液发生反应,在界面处形成一层固态电解质界面层（SEI）。在钠金属的沉积溶解过程中,不均匀的钠沉积会引发较大的体积变化,导致SEI膜不断的破裂和再生。这一过程会不断地消耗钠金属和电解液,降低负极库伦效率,导致电池失效。同时,不均匀的钠沉积使得钠枝晶生长,可能会刺穿隔膜致使电池内短路,造成严重的安全问题。如何抑制钠枝晶生长,提升负极效率对发展钠金属电池至关重要,因此,本论文开展了以下工作:（1）通过使用三维导电碳纤维纸（CFP）作集流体,引导钠沉积,抑制钠枝晶生长和提升钠负极库伦效率。在1 mA cm^-2的电流下循环100圈可以保持99.5%的平均库伦效率。CFP@Na对称电池循环500 h后仍能保持稳定且较低的过电位。由于钠与碳之间存在一定的亲和性,钠更倾向于在CFP上成核生长。在三维框架的限制下,钠枝晶的生长被抑制。... 

【文章来源】：南开大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：57 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

钠金属负极存在的主要问题钠金属负极面临的另一个问题是在循环过程中钠枝晶的生长以及伴随产生

其示意图如图1.2c 所示。如图 1.2e 所示，Wang 等采用将熔融钠金属加热吸入还原氧化石墨烯（rGO）的片层中间，制备了 Na@rGO 复合负极[59]。该复合负极可以维持初始 GO 的形状，因此通过裁剪 GO 薄膜或组装 GO 成一维纤维、三维块状，可以制备出不同

b，c）分别为 CFP 的 XRD, SEM 和 Raman，（d）为 FeHCF 的 XRD 和 SEM图 3.1a 为商业化 CFP 的 XRD 图，可以看出 CFP 在 26°和 54°有两个明显的衍射峰，分别对应石墨的标准卡片 JCPDS No. 8-415 的（002）和（004）晶面，表明 CFP 具有高度石墨化的结构。在拉曼光谱中，碳材料通常有两个峰，分别


本文编号：3129155