基于熔盐电化学法制备新型非常规价态过渡金属氧化物储能材料
发布时间：2022-01-26 23:42
随着各种新储能设备的推出以及新一代电网平台的搭建,探索低能耗、低污染、快速高效的材料生产新方法用以制备高性能、长寿命、环境友好的新型储能材料是目前社会实现可持续发展的迫切需求。具有特殊的化学与物理性质的高温熔盐在制备新型材料的研究中展现出十分巨大的应用潜质,熔盐电化学在过渡金属氧化物等新型储能材料的绿色、高效制备过程中的应用也越来越受到科研人员的关注与重视。将固态金属氧化物在熔盐中电解以制备金属和合金的方法之所以受到学术界和工业界的大量关注,便是因为此方法能耗较低,环境友好,过程简单和容易控制反应条件等特点。本文基于熔盐电化学还原固态金属氧化物的过程中存在的多种中间价态,以及氧化物的还原程度易于电化学调控的理论分析,探索熔盐中固态阴极还原制备新型功能材料的新方法以及它们在储能领域中的应用。本论文以负极材料为切入点,以过渡金属氧化物为研究对象,采用多种电化学技术,较为系统地研究了多种固态金属氧化物在熔盐中的电化学还原过程,探索尺寸、形貌以及材料复合对材料的电化学性能影响。主要研究内容如下:1、首次在LiCl-LiBr熔盐中采用电化学法合成Li-Mo-O化合物并研究其储锂性能。通过控制不同...
【文章来源】：武汉工程大学湖北省
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
储能系统削峰填谷示意图
图 1-2 各类储能技术规模等级和响应时间[4]Figure 1-2. Scale grade and response time of different energy storage technologies..3 电化学储能概述.3.1 铅酸电池铅酸电池又称铅蓄酸电池，由普兰特（Gaston Plante）于1859年最早规模化应用于可充电的电化学设备。铅酸电池主要是由正极（PbO2），负极金属铅（Pb）以及硫酸溶液（H2SO4）电解液构大致分为富液式电池、阀控式电池以及密封免维护电池等几种不型。该电池反应化学方程式如下所示，，正负极在放电后均转化铅；充电后再度转变为二氧化铅和铅，该过程中铅酸电池工作电2V左右：正极： 蟘 蟘 极： 蟘 蟘 反应： 蟘 蟘 蟘
3为固态电解质兼正负极隔膜，如图1-3[8,9]。负极金属Na在放电过程中会氧化成Na+，经电解质传导到正极与硫反应，生成多硫化钠。具体的反应方程式如下：负极反应: 2Na 2Na++ 2e-(1-7)正极反应: 2Na++ xS + 2e- Na2Sx(1-8)总反应：2Na + xS Na2Sx(1-9)图 1-3 钠硫电池Figure 1-3. NaS battery在1967年，钠硫电池最早是由美国福特公司发明的。而在2003年日本 NGK 陶瓷公司成功实现了其实用化应用[10]。钠硫电池具有长达10年以上的长循环寿命以及760Wh/kg理论能量密度和150-230 W/kg的功率密度并且储能成本极低，因此最开始发明钠硫电池的目标就是为了能在电动汽车以及大规模储能中得到应用[8]。但是，钠硫电池同样存在安全隐患，由于钠硫电池是在高温下运行，金属钠和硫都极其活泼且硫具有较强的腐蚀性，一旦β-Al2O3陶瓷破裂
【参考文献】：
期刊论文
[1]偏钛酸高温固相法制备锂离子电池负极材料尖晶石Li4Ti5O12[J]. 马光强. 电子元件与材料. 2016(03)
[2]Progress in electrical energy storage system:A critical review[J]. Thang Ngoc Cong. Progress in Natural Science. 2009(03)
本文编号：3611339
【文章来源】：武汉工程大学湖北省
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
储能系统削峰填谷示意图
图 1-2 各类储能技术规模等级和响应时间[4]Figure 1-2. Scale grade and response time of different energy storage technologies..3 电化学储能概述.3.1 铅酸电池铅酸电池又称铅蓄酸电池，由普兰特（Gaston Plante）于1859年最早规模化应用于可充电的电化学设备。铅酸电池主要是由正极（PbO2），负极金属铅（Pb）以及硫酸溶液（H2SO4）电解液构大致分为富液式电池、阀控式电池以及密封免维护电池等几种不型。该电池反应化学方程式如下所示，，正负极在放电后均转化铅；充电后再度转变为二氧化铅和铅，该过程中铅酸电池工作电2V左右：正极： 蟘 蟘 极： 蟘 蟘 反应： 蟘 蟘 蟘
3为固态电解质兼正负极隔膜，如图1-3[8,9]。负极金属Na在放电过程中会氧化成Na+，经电解质传导到正极与硫反应，生成多硫化钠。具体的反应方程式如下：负极反应: 2Na 2Na++ 2e-(1-7)正极反应: 2Na++ xS + 2e- Na2Sx(1-8)总反应：2Na + xS Na2Sx(1-9)图 1-3 钠硫电池Figure 1-3. NaS battery在1967年，钠硫电池最早是由美国福特公司发明的。而在2003年日本 NGK 陶瓷公司成功实现了其实用化应用[10]。钠硫电池具有长达10年以上的长循环寿命以及760Wh/kg理论能量密度和150-230 W/kg的功率密度并且储能成本极低，因此最开始发明钠硫电池的目标就是为了能在电动汽车以及大规模储能中得到应用[8]。但是，钠硫电池同样存在安全隐患，由于钠硫电池是在高温下运行，金属钠和硫都极其活泼且硫具有较强的腐蚀性，一旦β-Al2O3陶瓷破裂
【参考文献】：
期刊论文
[1]偏钛酸高温固相法制备锂离子电池负极材料尖晶石Li4Ti5O12[J]. 马光强. 电子元件与材料. 2016(03)
[2]Progress in electrical energy storage system:A critical review[J]. Thang Ngoc Cong. Progress in Natural Science. 2009(03)
本文编号：3611339
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3611339.html
