钠/镁离子电池电极材料微纳结构设计及电化学性能研究
发布时间：2023-02-15 17:43
未来,电动汽车和储能电网的大规模应用将会造成锂源料价格大幅上扬和锂离子电池成本过高的问题。由于全球有限的锂资源无法满足巨大的能源市场需求,而钠/镁离子电池储能技术因其对环境的友好性、丰富的全球储量、低廉的成本等优势被提议作为更便宜、更安全的下一代先进电池系统。在电池的基本组成中,电极材料的发展是提升钠/镁离子电池性能和降低成本的主要瓶颈。因此,设计和开发高性能电极材料、解决各类材料遇到的问题,对钠/镁离子电池的发展具有重要的科学意义和实际应用价值。本论文旨在利用合理的结构设计从而得到高性能钠/镁离子电池电极材料,同时在深入分析材料的结构一性能构效关系基础上寻找并发展新型高性能电极材料。主要的研究成果包括以下几个方面:1.设计并合成了一种球中球分级结构的P2型Na0.7Ni0.18Mn0.64Co0.18O2作为钠离子电池正极材料。在氧化物正极材料中,这种微纳结构对电池性能的影响很少被研究。事实上,这项工作提供了一个有趣的研究模型,为理解钠基层状氧化物材料结构与电化学性能之间的构效关系打下基础。同时电化学结果表明该微纳结构材料不仅拥有超高的容量还具有优异的倍率性能。此外,利用同步辐射X射...
【文章页数】：154 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 钠离子电池简介
1.2.1 钠离子电池正极材料分类
1.2.1.1 层状氧化物
1.2.1.2 聚阴离子化合物
1.2.1.3 普鲁士蓝类似物
1.2.1.4 有机化合物
1.2.2 钠离子电池负极材料分类
1.2.2.1 插入式负极材料
1.2.2.2 转化式负极材料
1.2.2.3 合金式负极材料
1.3 微纳分级结构材料在钠离子电池中的应用进展
1.3.1 微纳分级结构正极材料研究进展
1.3.1.1 层状氧化物微纳结构研究进展
1.3.1.2 聚阴离子化合物微纳结构研究进展
1.3.1.3 普鲁士蓝类似物微纳结构研究进展
1.3.2 微纳分级结构负极材料研究进展
1.3.2.1 碳材料和TI基氧化物微纳结构研究进展
1.3.2.2 氧化物、硫化物和磷化物微纳结构研究进展
1.3.2.3 合金化负极微纳结构研究进展
1.4 镁离子电池简介及研究进展
1.5 同步辐射X射线吸收谱(SR-XAS)应用于钠/镁离子电池电极材料研究
1.5.1 SR-XAS对于钠/镁离子电池电极材料研究的重要意义
1.5.2 SR-XAS在钠/镁离子电池电极材料领域最近的研究进展
1.6 本课题的研究意义和研究内容
参考文献
第二章 球中球分级结构设计的P2型层状氧化物作为高性能钠离子电池正极材料
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 样品制备
2.2.2 结构表征
2.2.3 电化学性能测试
2.3 结果与讨论
2.4 本章小结
参考文献
第三章 稳定的单晶普鲁士蓝纳米框架/单壁碳纳米管复合组分作为无粘结剂的超高倍率钠离子电池正极
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 单晶FeHCFe纳米框架/SWCNTs复合材料制备
3.2.2 结构表征
3.2.3 电化学性能测试
3.3 结果与讨论
3.4 本章小结
参考文献
第四章 金属有机框架化合物衍生的氮掺杂核-壳结构Fe0.6Co0.3Ni0.1S2@NC纳米盒子作为超快钠离子电池负极
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 Fe0.6Co0.3Ni0.1纳米颗粒和Fe0.6Co0.3Ni0.1S2@NC中空纳米盒子制备
4.2.2 结构表征
4.2.3 电化学性能测试
4.3 结果与讨论
4.4 本章小结
参考文献
第五章 MoS2纳米片作为镁离子电池正极电化学性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 MoS2样品制备
5.2.2 电解液制备
5.2.3 结构表征
5.2.4 电化学性能测试
5.3 结果与讨论
5.4 本章小结
参考文献
第六章 总结与展望
6.1 文论文的创新之处
6.2 本论文的不足之处和后续工作
6.3 钠/镁离子电池未来展望
攻读博士期间发表的论文及研究成果
致谢
本文编号：3743536
【文章页数】：154 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 钠离子电池简介
1.2.1 钠离子电池正极材料分类
1.2.1.1 层状氧化物
1.2.1.2 聚阴离子化合物
1.2.1.3 普鲁士蓝类似物
1.2.1.4 有机化合物
1.2.2 钠离子电池负极材料分类
1.2.2.1 插入式负极材料
1.2.2.2 转化式负极材料
1.2.2.3 合金式负极材料
1.3 微纳分级结构材料在钠离子电池中的应用进展
1.3.1 微纳分级结构正极材料研究进展
1.3.1.1 层状氧化物微纳结构研究进展
1.3.1.2 聚阴离子化合物微纳结构研究进展
1.3.1.3 普鲁士蓝类似物微纳结构研究进展
1.3.2 微纳分级结构负极材料研究进展
1.3.2.1 碳材料和TI基氧化物微纳结构研究进展
1.3.2.2 氧化物、硫化物和磷化物微纳结构研究进展
1.3.2.3 合金化负极微纳结构研究进展
1.4 镁离子电池简介及研究进展
1.5 同步辐射X射线吸收谱(SR-XAS)应用于钠/镁离子电池电极材料研究
1.5.1 SR-XAS对于钠/镁离子电池电极材料研究的重要意义
1.5.2 SR-XAS在钠/镁离子电池电极材料领域最近的研究进展
1.6 本课题的研究意义和研究内容
参考文献
第二章 球中球分级结构设计的P2型层状氧化物作为高性能钠离子电池正极材料
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 样品制备
2.2.2 结构表征
2.2.3 电化学性能测试
2.3 结果与讨论
2.4 本章小结
参考文献
第三章 稳定的单晶普鲁士蓝纳米框架/单壁碳纳米管复合组分作为无粘结剂的超高倍率钠离子电池正极
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 单晶FeHCFe纳米框架/SWCNTs复合材料制备
3.2.2 结构表征
3.2.3 电化学性能测试
3.3 结果与讨论
3.4 本章小结
参考文献
第四章 金属有机框架化合物衍生的氮掺杂核-壳结构Fe0.6Co0.3Ni0.1S2@NC纳米盒子作为超快钠离子电池负极
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 Fe0.6Co0.3Ni0.1纳米颗粒和Fe0.6Co0.3Ni0.1S2@NC中空纳米盒子制备
4.2.2 结构表征
4.2.3 电化学性能测试
4.3 结果与讨论
4.4 本章小结
参考文献
第五章 MoS2纳米片作为镁离子电池正极电化学性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 MoS2样品制备
5.2.2 电解液制备
5.2.3 结构表征
5.2.4 电化学性能测试
5.3 结果与讨论
5.4 本章小结
参考文献
第六章 总结与展望
6.1 文论文的创新之处
6.2 本论文的不足之处和后续工作
6.3 钠/镁离子电池未来展望
攻读博士期间发表的论文及研究成果
致谢
本文编号：3743536
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