镍锰普鲁士蓝/石墨烯复合物钠离子电池正极材料的研究
发布时间：2021-01-15 03:40
钠离子电池由于其原材料储量丰富,价格低廉非常适合在电动汽车和大规模储能等领域的应用,是储能领域的研究热点之一。探寻具有优异储钠性能的正极材料是钠离子电池发展的关键。普鲁士蓝类材料具有三维开框架结构和大的离子通道适合钠离子快速迁移,作为钠离子电池正极材料受到广泛的关注和研究。其中,普鲁士蓝类似物NaxMnFe（CN）6理论上可以实现两个电子的氧化还原反应,提供高达170 mA h g-1的理论放电比容量。但这类材料同时也存在着空位和配位水缺陷以及导电性差等问题,需进一步改善其结构与性能。本文通过溶液共沉淀法合成了原位复合石墨烯（RGO）钠离子电池正极材料Na2MnFe（CN）6/RGO和Na2NixMn1-xFe（CN）6/RGO,以期能够获得少的空位和晶格水缺陷并具有较高导电性的电极材料,取得了以下研究成果:（1）采用溶液共沉淀法合成了Na2MnFe（CN）6...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
钠离子电池工作原理图
图 1.2 晶体结构示意图：(a) P2(b)O2 (c)O3 (d)P3. Schematic of the crystal structures for layered oxides for (a)P2, (b)O2, (c)O三元过渡金属氧化物已在锂电中得到商业化应用，这也使得它极材料的优选。NaxMO2（M 为过渡金属氧化物，包括 Co，u 等）以共边的 MO6八面体为框架组成过渡金属层，钠离子位子的配位环境和过渡金属氧化物层独特的密堆积方式，Delm属氧化物主要分为两类，分别为 O3 和 P2 型，其中 O 和 P 分棱柱的配位环境，2 和 3 代表过渡金属堆垛的重复周期数[40]， 型过渡金属氧化物电极材料的结构示意图[18,52]。O3 和 P2 型层中都存在一定的问题影响其电化学性能，影响实际应用。O同八面体堆积层 AB，CA 和 BC，O3 型 NaxMO2在充放电过变过程O3-O′3-P′3，这些转变伴随着 MO2层的滑动而无M-O键材料的容量和循环性能严重衰减。此外，O3 型过渡金属氧化气体环境中，因为空气中的水或二氧化碳分子可以插入到碱金
合肥工业大学硕士学位论文种该材料在空气中可以稳定存在。Hagenmuller 等人首次报道了隧道型化合物Na0.44MnO2，并且 Doeff 等人早期在研究金属聚合物电池时也探索了该类电极材料的电化学性能。近年来 Na0.44MnO2由于其独特的晶体结构再次进入人们的视线，引起广泛的关注和研究。Tarascon 等人采用原位和非原位 XRD 技术研究了他的储钠机制以及在充放电过程中电极结构的变化[57]。Cao 等人合成了一种Na0.44MnO2纳米线，该电极材料可以给出 128 mAh g-1的容量，这种材料结合了高长宽比的活性纳米材料和低负载量的优势大大提高了倍率性能，而且给出了较好的循环性能，在 0.5 C 循环 1000 次后容量保持率为 77%[58]。但是钠离子在分子式中所占的比例相对较小，导致初始循环中的容量较低，而且工作电压也较低难以满足实际应用的需要。1.5.3 聚阴离子型化合物
【参考文献】：
期刊论文
[1]Lithium-ion transport in inorganic solid state electrolyte[J]. 高健,赵予生,施思齐,李泓. Chinese Physics B. 2016(01)
[2]钠离子电池电极材料研究进展[J]. 张宁,刘永畅,陈程成,陶占良,陈军. 无机化学学报. 2015(09)
本文编号：2978152
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
钠离子电池工作原理图
图 1.2 晶体结构示意图：(a) P2(b)O2 (c)O3 (d)P3. Schematic of the crystal structures for layered oxides for (a)P2, (b)O2, (c)O三元过渡金属氧化物已在锂电中得到商业化应用，这也使得它极材料的优选。NaxMO2（M 为过渡金属氧化物，包括 Co，u 等）以共边的 MO6八面体为框架组成过渡金属层，钠离子位子的配位环境和过渡金属氧化物层独特的密堆积方式，Delm属氧化物主要分为两类，分别为 O3 和 P2 型，其中 O 和 P 分棱柱的配位环境，2 和 3 代表过渡金属堆垛的重复周期数[40]， 型过渡金属氧化物电极材料的结构示意图[18,52]。O3 和 P2 型层中都存在一定的问题影响其电化学性能，影响实际应用。O同八面体堆积层 AB，CA 和 BC，O3 型 NaxMO2在充放电过变过程O3-O′3-P′3，这些转变伴随着 MO2层的滑动而无M-O键材料的容量和循环性能严重衰减。此外，O3 型过渡金属氧化气体环境中，因为空气中的水或二氧化碳分子可以插入到碱金
合肥工业大学硕士学位论文种该材料在空气中可以稳定存在。Hagenmuller 等人首次报道了隧道型化合物Na0.44MnO2，并且 Doeff 等人早期在研究金属聚合物电池时也探索了该类电极材料的电化学性能。近年来 Na0.44MnO2由于其独特的晶体结构再次进入人们的视线，引起广泛的关注和研究。Tarascon 等人采用原位和非原位 XRD 技术研究了他的储钠机制以及在充放电过程中电极结构的变化[57]。Cao 等人合成了一种Na0.44MnO2纳米线，该电极材料可以给出 128 mAh g-1的容量，这种材料结合了高长宽比的活性纳米材料和低负载量的优势大大提高了倍率性能，而且给出了较好的循环性能，在 0.5 C 循环 1000 次后容量保持率为 77%[58]。但是钠离子在分子式中所占的比例相对较小，导致初始循环中的容量较低，而且工作电压也较低难以满足实际应用的需要。1.5.3 聚阴离子型化合物
【参考文献】：
期刊论文
[1]Lithium-ion transport in inorganic solid state electrolyte[J]. 高健,赵予生,施思齐,李泓. Chinese Physics B. 2016(01)
[2]钠离子电池电极材料研究进展[J]. 张宁,刘永畅,陈程成,陶占良,陈军. 无机化学学报. 2015(09)
本文编号：2978152
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