NASICON型磷酸钛钠的结构设计及其储锂性能研究
发布时间：2022-02-15 17:06
水系锂离子可充电二次电池由于避免了使用易燃有机电解液而具有内在安全性和高离子电导率等优点,成为最有前景的储能体系。目前,水系锂离子电池正极的研究已经取得了巨大的进展。然而,负极材料结构的不稳定性影响了电池的整体性能。NaTi2（PO4）3结构稳定具有较大的孔道,其作为负极在水系锂离子电池中显示出广阔的应用前景。然而,NaTi2（PO4）3电子导电性较差。为改善材料的电化学性能,设计了几种不同微观结构的NaTi2（PO4）3。1)采用溶剂热法制备了微米花结构的多级氮掺杂碳包覆NaTi2（PO4）3（NTPCN）。微米花结构增加了电解液与电极之间的接触面积;碳包覆提高了材料的导电性和在含水电解液中的稳定性;氮掺杂一方面提高材料导电性和亲水性,另一方面使材料表面造成缺陷有利于锂离子的脱嵌。研究显示,NTP-CN具有优异的电化学性能,...
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
氮掺杂碳包覆NaTi2(PO4)
第3章多级氮掺杂碳包覆磷酸钛钠微米花的设计及储锂性能研究-13-180℃下保持18h。当系统冷却至室温时，将获得的产物倒入烧杯中。将制备的尿素溶液滴加到上述烧杯中，然后在120℃下干燥以获得前驱体。以相同方式获得不含尿素的前驱体和不含尿素和碳源的前驱体（用10mL去离子水代替10mL葡萄糖溶液）以进行比较。最后，将所有前驱体在Ar中2℃min-1的升温速率下，350℃预热2h，然后700℃煅烧4h，并将相应的样品分别命名为NTP、NTP-C和NTP-CN。3.2多级氮掺杂碳包覆磷酸钛钠微米花的表征我们采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、热重分析（TGA）和X射线衍射谱（XRD）研究合成样品的微观形貌、碳含量和晶体结构，通过X射线光电子能谱（XPS）、拉曼光谱和亲水性能分析氮的掺杂种类及氮掺杂碳包覆对材料的表面影响。3.2.1结构形貌分析通过扫SEM对NTP和NTP-C前驱体的形貌和微观结构进行了分析，结果如图2所示。图2不同放大倍数下NTP（a，b）和NTP-C（c，d）前驱体的SEM图Fig.2SEMimagesofNTP(a,b)andNTP-C(c,d)precursorsatdifferentmagnifications
第3章多级氮掺杂碳包覆磷酸钛钠微米花的设计及储锂性能研究-15-图4NTP样品的EDX元素分布图和EDX谱图Fig.4EDXelementalmappingsandEDXspectrumofNTPsample为研究NTP-CN样品的表面元素分布，对其进行了能谱（EDX）分析。图5显示了NTP-CN样品的EDX元素分布图和EDX谱图。如图5a和5b所示，Na、Ti、P、O、C和N元素显示了相似的分布，都分散在NTP-CN微米花上，这些元素与NTP-CN样品的化学组成一致，EDX谱图（见图5c）显示了相应元素的峰，没有观察到其他的峰存在，进一步证实了NTP-CN样品的元素构成。
【参考文献】：
期刊论文
[1]V2O5 Nanospheres with Mixed Vanadium Valences as High Electrochemically Active Aqueous Zinc-Ion Battery Cathode[J]. Fei Liu,Zixian Chen,Guozhao Fang,Ziqing Wang,Yangsheng Cai,Boya Tang,Jiang Zhou,Shuquan Liang. Nano-Micro Letters. 2019(02)
[2]煤基球形多孔碳用于锂离子电池负极材料的性能研究[J]. 李君,曹亚丽,王鲁香,贾殿赠. 无机材料学报. 2017(09)
[3]采用芦苇干花制备锂离子电池负极材料[J]. 席祥辉,孟岩,王玉珏,李晓鹏,肖丹. 化学研究与应用. 2017(07)
[4]锂离子电池Si/RGO@PANI三明治纳米结构负极材料的制备与电化学性能[J]. 张兴帅,许笑目,郭玉忠,黄瑞安,王剑华,杨斌,戴永年. 无机化学学报. 2017(03)
[5]离子电池中磷基负极材料的研究进展[J]. 曾艳,王利媛,朱婷,王维,徐志伟. 功能材料. 2017(02)
[6]N掺杂C包覆Li4Ti5O12锂离子电池负极材料的制备与性能[J]. 史楠楠,姜雪,张莹,程魁,叶克,王贵领,曹殿学. 高等学校化学学报. 2015(05)
硕士论文
[1]水系锂离子电池醌类聚合物负极的制备及性能研究[D]. 蔡莉丽.北京化工大学 2016
[2]钒硅复合材料作为水系锂离子电池负极材料的应用[D]. 张争.西北师范大学 2016
本文编号：3627004
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
氮掺杂碳包覆NaTi2(PO4)
第3章多级氮掺杂碳包覆磷酸钛钠微米花的设计及储锂性能研究-13-180℃下保持18h。当系统冷却至室温时，将获得的产物倒入烧杯中。将制备的尿素溶液滴加到上述烧杯中，然后在120℃下干燥以获得前驱体。以相同方式获得不含尿素的前驱体和不含尿素和碳源的前驱体（用10mL去离子水代替10mL葡萄糖溶液）以进行比较。最后，将所有前驱体在Ar中2℃min-1的升温速率下，350℃预热2h，然后700℃煅烧4h，并将相应的样品分别命名为NTP、NTP-C和NTP-CN。3.2多级氮掺杂碳包覆磷酸钛钠微米花的表征我们采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、热重分析（TGA）和X射线衍射谱（XRD）研究合成样品的微观形貌、碳含量和晶体结构，通过X射线光电子能谱（XPS）、拉曼光谱和亲水性能分析氮的掺杂种类及氮掺杂碳包覆对材料的表面影响。3.2.1结构形貌分析通过扫SEM对NTP和NTP-C前驱体的形貌和微观结构进行了分析，结果如图2所示。图2不同放大倍数下NTP（a，b）和NTP-C（c，d）前驱体的SEM图Fig.2SEMimagesofNTP(a,b)andNTP-C(c,d)precursorsatdifferentmagnifications
第3章多级氮掺杂碳包覆磷酸钛钠微米花的设计及储锂性能研究-15-图4NTP样品的EDX元素分布图和EDX谱图Fig.4EDXelementalmappingsandEDXspectrumofNTPsample为研究NTP-CN样品的表面元素分布，对其进行了能谱（EDX）分析。图5显示了NTP-CN样品的EDX元素分布图和EDX谱图。如图5a和5b所示，Na、Ti、P、O、C和N元素显示了相似的分布，都分散在NTP-CN微米花上，这些元素与NTP-CN样品的化学组成一致，EDX谱图（见图5c）显示了相应元素的峰，没有观察到其他的峰存在，进一步证实了NTP-CN样品的元素构成。
【参考文献】：
期刊论文
[1]V2O5 Nanospheres with Mixed Vanadium Valences as High Electrochemically Active Aqueous Zinc-Ion Battery Cathode[J]. Fei Liu,Zixian Chen,Guozhao Fang,Ziqing Wang,Yangsheng Cai,Boya Tang,Jiang Zhou,Shuquan Liang. Nano-Micro Letters. 2019(02)
[2]煤基球形多孔碳用于锂离子电池负极材料的性能研究[J]. 李君,曹亚丽,王鲁香,贾殿赠. 无机材料学报. 2017(09)
[3]采用芦苇干花制备锂离子电池负极材料[J]. 席祥辉,孟岩,王玉珏,李晓鹏,肖丹. 化学研究与应用. 2017(07)
[4]锂离子电池Si/RGO@PANI三明治纳米结构负极材料的制备与电化学性能[J]. 张兴帅,许笑目,郭玉忠,黄瑞安,王剑华,杨斌,戴永年. 无机化学学报. 2017(03)
[5]离子电池中磷基负极材料的研究进展[J]. 曾艳,王利媛,朱婷,王维,徐志伟. 功能材料. 2017(02)
[6]N掺杂C包覆Li4Ti5O12锂离子电池负极材料的制备与性能[J]. 史楠楠,姜雪,张莹,程魁,叶克,王贵领,曹殿学. 高等学校化学学报. 2015(05)
硕士论文
[1]水系锂离子电池醌类聚合物负极的制备及性能研究[D]. 蔡莉丽.北京化工大学 2016
[2]钒硅复合材料作为水系锂离子电池负极材料的应用[D]. 张争.西北师范大学 2016
本文编号：3627004
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