煤系重质有机物制备高性能钠离子电池炭负极材料
发布时间：2021-07-26 14:44
锂离子电池、钠离子电池等二次电池技术将在风能,太阳能,水能等清洁可再生能源的开发和利用中占据越来越重要的地位,同时电动汽车和大型储能系统的发展对能源存储与转化设备的数量要求也将急剧上涨。钠离子电池因丰富的钠资源,相对低廉的成本,在储能电网等对能量密度要求不高的场合替代锂离子电池将大大缓解锂资源不足带来的压力,降低新能源技术发展的经济成本。目前,由于钠离子的尺寸效应等问题尚未开发出适合钠离子电池商业化应用的负极材料,碳基材料因其良好的电化学特性,有望成为理想的钠离子电池负极材料,利用来源广泛、价格低廉的炭前驱体,低成本、可规模化制备高性能钠离子电池炭负极材料具有现实意义。针对上述问题和现实需求,本文以价廉易得的煤系重质有机物为前驱体,通过预氧化处理提高原料含氧量和预硫化引入杂原子分别制备了具有较大层间距的硬炭和硫掺杂炭负极材料,具体研究内容如下:基于较大层间距的硬炭负极材料可以给尺寸较大的钠离子可逆嵌入和脱出提供可能,以低成本煤液化残渣提取物为前驱体,利用温和的湿法氧化和高温热解炭化制备了钠离子电池负极用硬炭材料。在温和条件下,过氧化氢湿法氧化向煤液化残渣提取物中引入含氧官能团,不仅引发...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
1.1 钠离子电池概述
1.1.1 钠离子电池发展概况和工作机理
1.1.2 钠离子电池正极材料
1.1.3 钠离子电池电解液
1.2 钠离子电池负极材料
1.2.1 石墨类负极
1.2.2 硬炭类负极
1.2.3 杂原子掺杂炭负极
1.3 煤系重质碳源及其炭材料的制备和应用
1.3.1 煤液化重质有机组分
1.3.2 煤沥青
1.4 本论文选题依据和研究内容
2 实验部分
2.1 实验原料药品和设备
2.1.1 实验原料药品
2.1.2 实验设备
2.1.3 表征仪器
2.2 测试用电池的组装
2.2.1 工作电极的制备
2.2.2 钠离子半/全电池的组装
2.3 电池测试
2.3.1 恒电流充放电测试
2.3.2 循环伏安测试
2.3.3 交流阻抗测试
2.3.4 恒电流间歇滴定测试
3 煤液化重质有机物制备硬炭及其储钠性能研究
3.1 煤液化重质有机物制备硬炭前驱体及其组成结构分析
3.1.1 硬炭前驱体及硬炭的制备
3.1.2 硬炭前驱体的组成结构分析
3.1.3 硬炭前驱体的热解成炭分析
3.2 硬炭的结构组成及储钠性能研究
3.2.1 炭化温度对硬炭结构组成的影响
3.2.2 硬炭储钠性能研究
3.3 本章小结
4 硫掺杂沥青基炭材料的制备及其钠离子电池负极性能研究
4.0 硫掺杂沥青基炭材料的制备
4.1 硫掺杂沥青基炭材料的制备过程分析
4.2 硫掺杂炭材料的结构组成分析
4.3 硫掺杂炭材料的储钠性能分析
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]室温钠离子电池关键材料研究进展[J]. 王凡凡,刘晓斌,陈龙,陈程成,刘永畅,范丽珍. 电化学. 2019(01)
[2]锂离子电池负极材料标准解读[J]. 周军华,褚赓,陆浩,刘柏男,罗飞,郑杰允,陈仕谋,郭玉国,李泓. 储能科学与技术. 2019(01)
[3]钠离子电池金属化合物负极材料的研究进展[J]. 田丽媛,鞠小霞,向枫,周明. 储能科学与技术. 2018(06)
[4]具有高循环稳定性的氮硫掺杂多孔碳纳米球钠离子电池负极材料（英文）[J]. 张宏伟,陆佳敏,杨乐,胡明祥,黄正宏,吕瑞涛,康飞宇. 新型炭材料. 2017(06)
[5]Hard carbon derived from cellulose as anode for sodium ion batteries:Dependence of electrochemical properties on structure[J]. V.Simone,A.Boulineau,A.de Geyer,D.Rouchon,L.Simonin,S.Martinet. Journal of Energy Chemistry. 2016(05)
[6]高比容量钠离子电池合金系负极材料的研究进展[J]. 王春忠,杨旭,陈岗. 吉林师范大学学报(自然科学版). 2016(03)
[7]煤加氢液化残渣的性质及应用研究进展[J]. 黄传峰,韩磊,王孟艳,李慧慧,杨帆,王永娟,李大鹏,王明峰,霍鹏举,王坚强. 现代化工. 2016(06)
[8]煤直接液化技术在中国的发展[J]. 李克健,吴秀章,舒歌平. 洁净煤技术. 2014(02)
[9]模板法煤沥青基中孔炭的制备及其电化学性能[J]. 周颖,宋晓娜,舒成,邱介山. 新型炭材料. 2011(03)
[10]硝酸氧化对沥青烯基有序介孔炭电化学性能的影响[J]. 王六平,周颖,邱介山. 新型炭材料. 2011(03)
本文编号：3303762
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
1.1 钠离子电池概述
1.1.1 钠离子电池发展概况和工作机理
1.1.2 钠离子电池正极材料
1.1.3 钠离子电池电解液
1.2 钠离子电池负极材料
1.2.1 石墨类负极
1.2.2 硬炭类负极
1.2.3 杂原子掺杂炭负极
1.3 煤系重质碳源及其炭材料的制备和应用
1.3.1 煤液化重质有机组分
1.3.2 煤沥青
1.4 本论文选题依据和研究内容
2 实验部分
2.1 实验原料药品和设备
2.1.1 实验原料药品
2.1.2 实验设备
2.1.3 表征仪器
2.2 测试用电池的组装
2.2.1 工作电极的制备
2.2.2 钠离子半/全电池的组装
2.3 电池测试
2.3.1 恒电流充放电测试
2.3.2 循环伏安测试
2.3.3 交流阻抗测试
2.3.4 恒电流间歇滴定测试
3 煤液化重质有机物制备硬炭及其储钠性能研究
3.1 煤液化重质有机物制备硬炭前驱体及其组成结构分析
3.1.1 硬炭前驱体及硬炭的制备
3.1.2 硬炭前驱体的组成结构分析
3.1.3 硬炭前驱体的热解成炭分析
3.2 硬炭的结构组成及储钠性能研究
3.2.1 炭化温度对硬炭结构组成的影响
3.2.2 硬炭储钠性能研究
3.3 本章小结
4 硫掺杂沥青基炭材料的制备及其钠离子电池负极性能研究
4.0 硫掺杂沥青基炭材料的制备
4.1 硫掺杂沥青基炭材料的制备过程分析
4.2 硫掺杂炭材料的结构组成分析
4.3 硫掺杂炭材料的储钠性能分析
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]室温钠离子电池关键材料研究进展[J]. 王凡凡,刘晓斌,陈龙,陈程成,刘永畅,范丽珍. 电化学. 2019(01)
[2]锂离子电池负极材料标准解读[J]. 周军华,褚赓,陆浩,刘柏男,罗飞,郑杰允,陈仕谋,郭玉国,李泓. 储能科学与技术. 2019(01)
[3]钠离子电池金属化合物负极材料的研究进展[J]. 田丽媛,鞠小霞,向枫,周明. 储能科学与技术. 2018(06)
[4]具有高循环稳定性的氮硫掺杂多孔碳纳米球钠离子电池负极材料（英文）[J]. 张宏伟,陆佳敏,杨乐,胡明祥,黄正宏,吕瑞涛,康飞宇. 新型炭材料. 2017(06)
[5]Hard carbon derived from cellulose as anode for sodium ion batteries:Dependence of electrochemical properties on structure[J]. V.Simone,A.Boulineau,A.de Geyer,D.Rouchon,L.Simonin,S.Martinet. Journal of Energy Chemistry. 2016(05)
[6]高比容量钠离子电池合金系负极材料的研究进展[J]. 王春忠,杨旭,陈岗. 吉林师范大学学报(自然科学版). 2016(03)
[7]煤加氢液化残渣的性质及应用研究进展[J]. 黄传峰,韩磊,王孟艳,李慧慧,杨帆,王永娟,李大鹏,王明峰,霍鹏举,王坚强. 现代化工. 2016(06)
[8]煤直接液化技术在中国的发展[J]. 李克健,吴秀章,舒歌平. 洁净煤技术. 2014(02)
[9]模板法煤沥青基中孔炭的制备及其电化学性能[J]. 周颖,宋晓娜,舒成,邱介山. 新型炭材料. 2011(03)
[10]硝酸氧化对沥青烯基有序介孔炭电化学性能的影响[J]. 王六平,周颖,邱介山. 新型炭材料. 2011(03)
本文编号：3303762
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