高性能磷基钾离子电池负极材料(SnP@C，Se 3 P 4 @C，GeP 3 @C)的制备与性能研究

发布时间：2023-03-05 18:30

　　近几年来,新能源的发展蓬勃迈进,锂离子电池由于其具有高的能量密度得到了广泛应用,然而,锂离子电池的大量商业化应用面临着锂资源储量有限、分布不均的问题。钾离子二次可充电电池与锂离子二次可充电电池具有类似的性质,且钾资源储量相对丰富且分布广泛,因此钾离子电池具有成为高能量密度和高电压的低成本二次电池的潜力。然而,锂离子电池的常规负极材料,如石墨、硅等,电化学储钾能力较弱,因此需要研究匹配钾离子电池体系的负极材料。磷/碳复合材料和金属磷化由于理论容量高,且能够缓解磷单质导电性差和体积膨胀等问题,受到广泛关注。碳材料增加了复合电极材料的导电性能,改善了循环稳定性。然而磷/碳复合材料面临一大挑战,即如何高效的将磷“束缚”在碳材料内部。金属磷化物具有更低的氧化还原电势,因而能提供更高的比容量和更佳的循环稳定性。本论文的主要研究内容包括以下几个方面:(1)本论文首次通过水热法及高温还原获得碳基底支撑的Sn,高温下与红磷发生化学反应得到三方结构的亚稳态SnP,打破了在高温高压等苛刻条件下合成SnP的限制。利用第一性原理计算与实验相结合,探讨了SnP的制备机理。通过电化学性能测试,SnP@C复合材料电极...

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 磷基负极概述
    1.3 钾离子电池概述
        1.3.1 钾离子电池的工作原理
        1.3.2 钾离子电池电极材料的研究进展
    1.4 选题意义与研究内容
第二章 试验方法与仪器
    2.1 实验药品与仪器
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 实验仪器
    2.2 材料的形貌及组成表征
        2.2.1 X射线衍射分析仪(XRD)
        2.2.2 扫描电子显微镜(SEM)
        2.2.3 透射电子显微镜(TEM)
        2.2.4 物理吸附分析仪(BET)
        2.2.5 X射线光电子能谱仪(XPS)
    2.3 电化学性能测试
        2.3.1 电极的制备
        2.3.2 扣式电池组装
        2.3.3 充放电性能测试
        2.3.4 循环伏安及恒压交流阻抗测试
第三章 SnP@C复合材料的制备及性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验原料及设备
        3.2.2 实验方法及材料制备
        3.2.3 实验材料的组成和形貌分析
        3.2.4 实验材料的电极制备和电化学性能测试
    3.3 结果与讨论
    3.4 本章小结
第四章 磷硒化合物的制备及电化学性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验原料及设备
        4.2.2 实验方法及材料制备
        4.2.3 实验材料的组成和形貌分析
        4.2.4 实验材料的电极制备和电化学性能测试
    4.3 结果与讨论
    4.4 本章小结
第五章 磷锗合金的制备及电化学性能研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 实验原料及设备
        5.2.2 实验方法及材料制备
        5.2.3 实验材料的组成和形貌分析
        5.2.4 实验材料的电极制备和电化学性能测试
    5.3 结果与讨论
    5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢



本文编号：3756709