石墨烯基锑复合材料的制备及其电化学性能研究

发布时间：2024-02-18 06:22

　　随着新能源车的推广和使用,人类社会对锂离子电池的需求越来越大。然而,地壳中锂资源储量有限,并且日渐减少,势必会造成锂材料和锂离子电池价格的上涨。钠离子电池与锂离子电池工作原理相似,并且钠资源储量丰富、分布广泛、成本低廉,因此,钠离子电池成为了取代锂离子电池的理想储能器件。然而,钠离子半径比锂离子半径大的多,使得电化学过程中钠离子脱嵌和传输比锂离子困难。因此,选择合适的电极材料和构建新型的电极结构成为了提高钠离子电池性能的关键。超级电容器与电池相比具有功率密度高和循环寿命长等优点,也日渐成为能源存储的重要器件。传统碳材料提供的是双电层电容,其稳定性较好,但容量较低;金属材料和导电聚合物提供的是赝电容,其容量较大,但稳定性较差。因此,兼具双电层电容和赝电容特性的混合超级电容器成为了研究重点。本论文从表面碳层包覆、活性材料纳米化、构建夹层结构/介孔结构和合金/氮原子掺杂等思路出发,制备了3种新型石墨烯基锑复合材料。首先,以石墨烯为基底材料,制备出碳层包覆的石墨烯基锑复合材料(G@Sb@C)。碳包覆层可以将裸露的锑颗粒收束在石墨烯片层和碳包覆层之间,降低了颗粒尺寸,提高了负载均匀性。然后,制备...

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1-1各种储能体系的功率密度和能量密度，也称Ragone图

上海交通大学博士学位论文钠离子电池能量密度要低于锂离子电池，导致其不能完全符合电动汽车对高能度的要求。另外，钠离子电池和锂离子电池都存在功率密度低、充放电速率慢以放电过程生热等缺点，同样不能完全满足电动汽车的需要。超级电容器作为另外一种电化学储能装置越来越被人们研究和应用。图1....

图1-2钠离子电池组成和工作机理图

上海交通大学博士学位论文图1-2为钠离子电池工作原理示意图[15]：在电池充电过程中，电池内部钠离材料中脱嵌出来，在电解液中发生定向移动，并最终在负极材料上富集，与电池外部等量的电子由正极经过外部电路系统移动到负极，以此实现电荷在极间的平衡；电池放电过程与充电过程恰恰相反。总....

图1-3依据钠离子存储机理划分的不同负极材料[15]

图1-3依据钠离子存储机理划分的不同负极材料[15]Fig.1-3Na+storagemechanismsofdifferenttypesofanodematerials[15]1.2.4.1嵌入型负极材料碳基材料是目前比较常见的嵌入型负极材料，主要包含石....

图1-4（a）硬碳微球的充放电曲线；（b）硬碳结构储存钠离子示意图；（c）硬碳微球循环性能和库伦效率

第一章绪论无定型碳主要有软碳和硬碳两种。研究发现钠离子嵌入硬碳的电化学电位与金属钠标准电极电势相近，但是电池在循环过程中容量衰减严重，稳定性较差。LiY.M.人[23]通过水热法制备了硬碳微球，作为钠离子电池负极材料，其充放电曲线如图1-所示。该充放电曲线分别在0.2....

本文编号：3902054