P2相高倍率钠离子电池正极材料的结构设计和电化学性能研究
发布时间：2021-06-29 03:49
P2相层状锰基钠离子电池正极材料由于其价格低廉、锰的低毒性、以及钠的广泛分布等优势,成为了国内外的研究热点。但其实际应用仍然受以下缺点的制约:由于充放电过程中的连续相变影响材料的循环可逆性以及钠离子在通道内的传输,从而影响材料的倍率和长循环性能。本文针对P2相层状正极材料的上述问题,利用掺杂和表面改性的方式,以提高材料的充放电能力以及高倍率下材料的可逆性。首先,我们制备了一系列P2-Na0.67MnO2阴极,通过调整不同的镍镁掺杂量(Na0.67Ni0.2-xMn0.8MgxO2),以实现实验范围内层间距的最大化并优化Na+/空位排序。因此,所制备的Na0.67Ni0.1Mn0.8Mg0.1O2表明在0.1 C条件下(1 C=180 mA g-1)具有193 mAh g-1...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
钠离子电池工作原理
1.3.1 过渡金属氧化物层状过渡金属氧化物是一种广泛应用于钠离子电池正极领域的电极材料，分子式可写为 NaxMO2，其中 M 为过渡金属氧化物，价态由钠离子的含量 x 决定；先前研究中钠元素的含量通常小于 1，最近的研究也发现了钠过量的一些氧化物可以提供更多的容量。在此前提下，由于钠含量不同导致配位环境以及(MO2)n层的堆垛形式的不同，氧化物呈现出不同的相，常见的有 P2 相与 O3 相，如图 1-2 所示。除此之外，P3 相的研究也受到了研究人员的关注[22,23]。对于层状氧化物，P 相和 O 相代表了钠离子的占位，P 相是指钠离子占据了有过渡金属和晶格氧组成的三棱柱结构中，而 O 相是指钠离子占据于过渡金属离子与晶格氧构成的八面体间隙的位置；2 和 3分别代表了受晶格氧影响，过渡金属离子占据不同位点的数目，所以 P2 相的氧堆叠方式为 ABBA，O3 相为 ABCABC，而 P3 相为 ABCCBA。对于这些层状氧化物，在充放电过程中，钠离子在 P2 相结构中是沿着三棱柱的面进行扩散，而在 O3 相中是在八面体的棱之间进行，所以相对于 O3 相，P2 相在倍率性能方面有着先天的优势。
燕山大学工学硕士学位论文锰基材料 Na0.44MnO2为例，其为正交晶系，空间群为 Pbam，锰离3 价与+4 价，全部的 Mn4+和一半的 Mn3+占据了 MnO6八面体的位半的 Mn3+则处于 MnO5四方锥中。钠离子在结构中具有 3 种位置通道被一部分钠离子接近完全占据，其余的的钠离子则分别占据另意如图 1-3 所示。由于其特殊的结构，在充放电过程中，钠离子嵌不会破坏材料本身的结构，使得材料具有较好的倍率性能与循环
本文编号：3255667
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
钠离子电池工作原理
1.3.1 过渡金属氧化物层状过渡金属氧化物是一种广泛应用于钠离子电池正极领域的电极材料，分子式可写为 NaxMO2，其中 M 为过渡金属氧化物，价态由钠离子的含量 x 决定；先前研究中钠元素的含量通常小于 1，最近的研究也发现了钠过量的一些氧化物可以提供更多的容量。在此前提下，由于钠含量不同导致配位环境以及(MO2)n层的堆垛形式的不同，氧化物呈现出不同的相，常见的有 P2 相与 O3 相，如图 1-2 所示。除此之外，P3 相的研究也受到了研究人员的关注[22,23]。对于层状氧化物，P 相和 O 相代表了钠离子的占位，P 相是指钠离子占据了有过渡金属和晶格氧组成的三棱柱结构中，而 O 相是指钠离子占据于过渡金属离子与晶格氧构成的八面体间隙的位置；2 和 3分别代表了受晶格氧影响，过渡金属离子占据不同位点的数目，所以 P2 相的氧堆叠方式为 ABBA，O3 相为 ABCABC，而 P3 相为 ABCCBA。对于这些层状氧化物，在充放电过程中，钠离子在 P2 相结构中是沿着三棱柱的面进行扩散，而在 O3 相中是在八面体的棱之间进行，所以相对于 O3 相，P2 相在倍率性能方面有着先天的优势。
燕山大学工学硕士学位论文锰基材料 Na0.44MnO2为例，其为正交晶系，空间群为 Pbam，锰离3 价与+4 价，全部的 Mn4+和一半的 Mn3+占据了 MnO6八面体的位半的 Mn3+则处于 MnO5四方锥中。钠离子在结构中具有 3 种位置通道被一部分钠离子接近完全占据，其余的的钠离子则分别占据另意如图 1-3 所示。由于其特殊的结构，在充放电过程中，钠离子嵌不会破坏材料本身的结构，使得材料具有较好的倍率性能与循环
本文编号：3255667
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3255667.html
