高容量铝离子电池正极材料的制备及电化学性能研究
发布时间：2020-12-20 08:02
锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长和工作电势高等突出优点,已经成为电池市场的主流,并开始应用于驱动电动汽车。但随着锂离子电池的大规模应用,锂矿资源的有限性以及节节攀升的价格越来越为人们所担忧。由于铝金属资源丰富、分布广泛,每年开采量是锂的1000多倍,因此在价格因素比能量密度更为关键的应用上,比如电网储能等,铝离子电池被认为是锂离子电池的廉价替代品。此外,铝离子电池也被认为是下一代超高体积容量电池,铝能在氧化还原反应中传输三个电子,提供8046 mAh cm-3的体积比容量,大约为锂（2062 mAh cm-3）的四倍以及镁（3832mAhcm-3）的两倍。铝离子电池还兼备体积小、重量轻以及安全性高等优点,对于未来可持续发展的新能源储能领域,铝离子电池有广阔的应用前景。目前铝离子电池的发展主要受限于正极材料的电化学性能,如容量低、循环性差等,因此寻找电化学性能优越的新型铝离子电池正极材料且深入探索其电化学反应机理是该领域研究方向的重中之重。本文通过一系列物性分析和电化学测试手段对Li3VO4@C及Cu2-xSe材料的微观形貌、物相结构以及电化学性能进行研究,并使用各种非原位测试手段和...
【文章来源】：厦门大学福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１锂离子电池工作原理示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｔｈｅ?ｃｈａｒｇｅ／ｄｉｓｃｈａｒｇｅ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｌｉｔｈｉｕｍ－ｉｏｎ?ｂａｔｔｅｒｙ??
??过渡金属氧化物和硫化物等［３３］，如图１．４所示。??ｃｈａｒｇ＃?Ｄｍｃｈｍｇｅ??ｊ?Ｏｐｅｒａ＃＾ｇ?ｄｅｗａｆｓ??ａａｓｗｓｗ?—??Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ??Ｐｏｓｉｔｉｖｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?Ｎｅｇａｔｉｖｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ??图１．５钠离子电池工作原理示意图［２２］??Ｆｉｇｕｒｅ?１．５?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｏｄｉｕｍ－ｉｏｎ?ｂａｔｔｅｒｙ??钠离子电池与锂离子电池同属于“摇椅电池”储能机理，如图１．５所示。充??电时，钠离子通过电解质从正极材料中脱出，并通过电场力的作用下嵌入到负极??材料中。此时，负极中的钠离子较多，外电路中的电子从正极迁移到负极以保证??电荷平衡。放电时，钠离子通过电解质从负极材料中脱出，在电场力作用下嵌入??到正极材料中。此时，正极中的钠离子较多，外电路中的电子从负极迁移到正极??以保证电荷守恒［３４］。??钾在地壳中储量也极为丰富，占２．０９ｗｔ％。钾离子电池与锂、钠离子电池同??属于“摇椅型”可充放电池体系，而且钾离子电池相比于钠离子电池还具有以下??优势：（１）钾离子电池具有更高的氧化还原电位。锂、钠、钾三者的电极电位分??另ＩＪ为－３．０４Ｖ、－２．７１?Ｖ、－２．９３Ｖ
及其衍生物（柏林绿?ＦｅｍＦｅｎＩ（ＣＮ）６?丨川、Ｋ２Ｆｅｎ［Ｆｅｎ（ＣＮ）６］．?２Ｈ２０｜４２］、ＫＣｕＦｅｎｉ（ＣＮ）６?丨４３］、??Ｋ０６Ｎｉ１２Ｆｅ（ＣＮ）６＿３．６Ｈ２Ｏ［４４］等）、磷酸盐基多原子阴离子正极材料（ＫＴｉ２（Ｐ０４）３）ｌ４５］、??ＫＦｅＳ０４Ｆ［４６＾）、有机材料＆４８］等，图１．６列举了一些具有代表性的钾离子电池??正极材料的工作电压及比容量（电流密度随不同电极而变化）。迄今，钾离子电??池负极材料的研宄主要集中在以下三大类，包括石墨类［３７，３８，４９，５（）］、其他碳基材料??（硬碳［５１］、碳纳米管［５２］、石墨烯［５３，５４］等）、金属（Ｓｂ［５５］、Ｓｎ＿等）以及金属氧化??物（Ｋ２Ｔｉ８０１７＿等），表１．３为锂、钠、钾离子电池常用的负极材料对比。??表１．３锂、钠、钾离子电池常用的负极材料对比［３５］??Ｔａｂｌｅ?１．３?Ｓｕｍｍａｒｙ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｃｏｍｍｏｎ?ｎｅｇａｔｉｖｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?ｍａｔｅｒｉａｌ?ａｖａｉｌａｂｌｅ?ｆｏｒ?Ｌｉ－
【参考文献】：
期刊论文
[1]LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的低温性能及动力学分析[J]. 李光胤,黄震雷,张占军,周恒辉. 中国科学:化学. 2014(07)
博士论文
[1]金属氧化物基锂/钠离子电池负极材料制备与电化学性能研究[D]. 胡梅娟.浙江大学 2014
[2]高导电性微球形LiFePO4正极材料的制备及改性研究[D]. 舒洪波.湘潭大学 2013
本文编号：2927520
【文章来源】：厦门大学福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１锂离子电池工作原理示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｔｈｅ?ｃｈａｒｇｅ／ｄｉｓｃｈａｒｇｅ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｌｉｔｈｉｕｍ－ｉｏｎ?ｂａｔｔｅｒｙ??
??过渡金属氧化物和硫化物等［３３］，如图１．４所示。??ｃｈａｒｇ＃?Ｄｍｃｈｍｇｅ??ｊ?Ｏｐｅｒａ＃＾ｇ?ｄｅｗａｆｓ??ａａｓｗｓｗ?—??Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ??Ｐｏｓｉｔｉｖｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?Ｎｅｇａｔｉｖｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ??图１．５钠离子电池工作原理示意图［２２］??Ｆｉｇｕｒｅ?１．５?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｏｄｉｕｍ－ｉｏｎ?ｂａｔｔｅｒｙ??钠离子电池与锂离子电池同属于“摇椅电池”储能机理，如图１．５所示。充??电时，钠离子通过电解质从正极材料中脱出，并通过电场力的作用下嵌入到负极??材料中。此时，负极中的钠离子较多，外电路中的电子从正极迁移到负极以保证??电荷平衡。放电时，钠离子通过电解质从负极材料中脱出，在电场力作用下嵌入??到正极材料中。此时，正极中的钠离子较多，外电路中的电子从负极迁移到正极??以保证电荷守恒［３４］。??钾在地壳中储量也极为丰富，占２．０９ｗｔ％。钾离子电池与锂、钠离子电池同??属于“摇椅型”可充放电池体系，而且钾离子电池相比于钠离子电池还具有以下??优势：（１）钾离子电池具有更高的氧化还原电位。锂、钠、钾三者的电极电位分??另ＩＪ为－３．０４Ｖ、－２．７１?Ｖ、－２．９３Ｖ
及其衍生物（柏林绿?ＦｅｍＦｅｎＩ（ＣＮ）６?丨川、Ｋ２Ｆｅｎ［Ｆｅｎ（ＣＮ）６］．?２Ｈ２０｜４２］、ＫＣｕＦｅｎｉ（ＣＮ）６?丨４３］、??Ｋ０６Ｎｉ１２Ｆｅ（ＣＮ）６＿３．６Ｈ２Ｏ［４４］等）、磷酸盐基多原子阴离子正极材料（ＫＴｉ２（Ｐ０４）３）ｌ４５］、??ＫＦｅＳ０４Ｆ［４６＾）、有机材料＆４８］等，图１．６列举了一些具有代表性的钾离子电池??正极材料的工作电压及比容量（电流密度随不同电极而变化）。迄今，钾离子电??池负极材料的研宄主要集中在以下三大类，包括石墨类［３７，３８，４９，５（）］、其他碳基材料??（硬碳［５１］、碳纳米管［５２］、石墨烯［５３，５４］等）、金属（Ｓｂ［５５］、Ｓｎ＿等）以及金属氧化??物（Ｋ２Ｔｉ８０１７＿等），表１．３为锂、钠、钾离子电池常用的负极材料对比。??表１．３锂、钠、钾离子电池常用的负极材料对比［３５］??Ｔａｂｌｅ?１．３?Ｓｕｍｍａｒｙ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｃｏｍｍｏｎ?ｎｅｇａｔｉｖｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?ｍａｔｅｒｉａｌ?ａｖａｉｌａｂｌｅ?ｆｏｒ?Ｌｉ－
【参考文献】：
期刊论文
[1]LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的低温性能及动力学分析[J]. 李光胤,黄震雷,张占军,周恒辉. 中国科学:化学. 2014(07)
博士论文
[1]金属氧化物基锂/钠离子电池负极材料制备与电化学性能研究[D]. 胡梅娟.浙江大学 2014
[2]高导电性微球形LiFePO4正极材料的制备及改性研究[D]. 舒洪波.湘潭大学 2013
本文编号：2927520
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/2927520.html
教材专著
