氟化铁作为钠离子电池正极材料的制备及其改性研究
发布时间：2021-01-20 13:52
近年来,钠离子电池因资源丰富、价格低廉等优点,逐渐成为储能领域的研究热点。与此同时,钠离子较大的离子半径和较慢的动力学速率,成为制约储钠材料发展的主要因素,因此提高钠离子电池比能量并使其走向应用成为发展性能优异的储钠正极材料的重要目标。其中,氟化铁作为具有多个电子转化反应的正极材料,因其工作电位较高,理论比容量大及价格低廉等诸多优点,近年来被人们广泛关注和研究。在此背景下,本文以氟化铁为主要研究对象,并针对其导电性差和循环稳定性不佳等缺陷,采用不同的策略对其电化学性能进行了改性研究,其具体内容如下:（1）通过离子液体辅助沉淀的方法成功制备了类球形Cr3+掺杂的Fe2F5·H2O正极材料。研究结果表明,在保持Fe2F5·H2O晶体结构基本不改变的情况下,Cr3+掺杂会引起其晶胞参数略微减小。此外,电化学测试显示,掺杂量为5 wt.%样品表现出优异的电化学性能。在1.0-4.0V的电压范围内,0.1C（1C=200mAhg-1）的电流密度下,Fe1.95Cr0.05F5·H2O的首次放电比容量为357mAh g-1,经过100次循环之后,其比容量仍为171 mAh g-1。当电流密度增加到...
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２钠离子电池工作原理图［４］??
ｃａｔｈｏｄｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?ａｎｏｄｅ??图１．２钠离子电池工作原理图［４］??１．３钠离子电池正极材料的研究进展??近年来，随着钠离子电池重新得到科研学者的广泛关注，正极材料的研究也??如火如荼地进行着，相关储钠正极材料的报道也屡见不鲜。目前，主要的储钠正??极材料有以下几种：??１．３．１层状过渡金属氧化物??层状过渡金属氧化物（ＴＭＯｓ），其通式可表示为ＮａｘＭ０２（Ｍ为Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、??Ｍｎ、Ｖ、Ｃｕ等３ｄ过渡金属元素中的一种或者几种），由于其高的理论比容量（如??０＇３４３＾灿河１１〇２为２４４１＾１＾１）、可逆的离子脱嵌能力和合成工艺简单而被广??泛用作钠离子电池正极材料的研宄。在２０世纪８０年代初，Ｄｅｌｍａｓ等［１３］根据氧??原子的堆积方式将钠基过渡金属层状材料分为０３，?Ｐ３和Ｐ２构型（０３：?ＡＢＣＡＢＣ??堆砌；Ｐ２：ＡＢＢＡ堆砌；Ｐ３：ＡＢＢＣＣＡ）。其中，０和Ｐ分别表示Ｎａ＋所占据的位??点（〇为八面体；Ｐ为三棱柱）数字２
??结构相变（图１．５（ｃ））。此外，多项研宄表明，通过Ｍｎ、Ｔｉ、Ｆｅ等原子取代可有??效地改善材料的电化学性能。??：：Ｌ：??？?■?｜??■?？??２＆ｔ〇２?？?‘－ｕ?２Ｐ?１０?２?Ｔ?｜??０?２０?４０?６０?８０?１００?１２０?１４０?０?４０?８０?１２０?１６０?２００??Ｃａｐａｃｉｔｙ／（ｍＡｈ?ｇ?＇）?Ｃａｐａｃｉｔｙ＂ｍＡｈ－ｇ’??Ｉ?（ｃ）?ｔ?＇?ａ，?＃?１５丨？??（ＯＯＤ?＾?—?２．０１??ｔ?（?３－?－－Ａ：?？？??ｉｔ?：：＜?：?＾；?Ｖｈ－?‘??Ａ?ｆ?３．０?ｐ．＿?，??卿?ｒ！?邮?３??（ＯＯＤ?（〇ｄ２）?＜００２｝??￣１６?ＶＴ?３４?３６?２〇１．０?０．８?０＊６?０?４??２ｆｉ／（°）?ｘ（Ｎａ）??图１．５?０＇３－ＮａＮｉ０２电化学性能图和结构演变【２４］??１．３．２聚阴离子型化合物??材料本身的结构稳定且具有供Ｎａ＋传输的通道间隙，此外在应用于电池时，??表现出良好的安全性和稳定性，因此聚阴离子型化合物在钠离子电池领域引起了??人们广泛关注。在ＡｘＭｙ［（ＸＯｍ）ｎ?］ｚ式中，Ａ代表Ｌｉ或Ｎａ碱金属离子，Ｍ代表??可变价态的金属离子，而Ｘ通常表示磷（Ｐ）、硫（Ｓ）、矾（Ｖ）、硅（Ｓｉ）等元素。此类??化合物作具有框架结构稳固，放电电压高等优点，此外还可利用离子取代来改善??钠离子电池的电化学性能。但其也存在如导电性差
【参考文献】：
期刊论文
[1]Spherical FeF3·0.33H2O/MWCNTs nanocomposite with mesoporous structure as cathode material of sodium ion battery[J]. Shuangying Wei,Xianyou Wang,Min Liu,Rui Zhang,Gang Wang,Hai Hu. Journal of Energy Chemistry. 2018(02)
[2]钨青铜相和烧绿石相氟化铁作为锂/钠电池正极材料[J]. 曹敦平,尹从岭,张金仓,李驰麟. 科学通报. 2017(09)
[3]钠离子电池正极材料研究进展[J]. 方永进,陈重学,艾新平,杨汉西,曹余良. 物理化学学报. 2017(01)
[4]室温钠离子电池技术经济性分析[J]. 方铮,曹余良,胡勇胜,陈立泉,黄学杰. 储能科学与技术. 2016(02)
[5]铁基氟化物锂电正极材料研究现状[J]. 张艳丽,王莉,何向明,李建军,高剑,赵鹏,张玉峰. 储能科学与技术. 2016(01)
硕士论文
[1]聚乙二醇中纳米硫的自组装和表面改性及其抗菌性能研究[D]. 郑普生.暨南大学 2011
本文编号：2989161
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２钠离子电池工作原理图［４］??
ｃａｔｈｏｄｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?ａｎｏｄｅ??图１．２钠离子电池工作原理图［４］??１．３钠离子电池正极材料的研究进展??近年来，随着钠离子电池重新得到科研学者的广泛关注，正极材料的研究也??如火如荼地进行着，相关储钠正极材料的报道也屡见不鲜。目前，主要的储钠正??极材料有以下几种：??１．３．１层状过渡金属氧化物??层状过渡金属氧化物（ＴＭＯｓ），其通式可表示为ＮａｘＭ０２（Ｍ为Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、??Ｍｎ、Ｖ、Ｃｕ等３ｄ过渡金属元素中的一种或者几种），由于其高的理论比容量（如??０＇３４３＾灿河１１〇２为２４４１＾１＾１）、可逆的离子脱嵌能力和合成工艺简单而被广??泛用作钠离子电池正极材料的研宄。在２０世纪８０年代初，Ｄｅｌｍａｓ等［１３］根据氧??原子的堆积方式将钠基过渡金属层状材料分为０３，?Ｐ３和Ｐ２构型（０３：?ＡＢＣＡＢＣ??堆砌；Ｐ２：ＡＢＢＡ堆砌；Ｐ３：ＡＢＢＣＣＡ）。其中，０和Ｐ分别表示Ｎａ＋所占据的位??点（〇为八面体；Ｐ为三棱柱）数字２
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【参考文献】：
期刊论文
[1]Spherical FeF3·0.33H2O/MWCNTs nanocomposite with mesoporous structure as cathode material of sodium ion battery[J]. Shuangying Wei,Xianyou Wang,Min Liu,Rui Zhang,Gang Wang,Hai Hu. Journal of Energy Chemistry. 2018(02)
[2]钨青铜相和烧绿石相氟化铁作为锂/钠电池正极材料[J]. 曹敦平,尹从岭,张金仓,李驰麟. 科学通报. 2017(09)
[3]钠离子电池正极材料研究进展[J]. 方永进,陈重学,艾新平,杨汉西,曹余良. 物理化学学报. 2017(01)
[4]室温钠离子电池技术经济性分析[J]. 方铮,曹余良,胡勇胜,陈立泉,黄学杰. 储能科学与技术. 2016(02)
[5]铁基氟化物锂电正极材料研究现状[J]. 张艳丽,王莉,何向明,李建军,高剑,赵鹏,张玉峰. 储能科学与技术. 2016(01)
硕士论文
[1]聚乙二醇中纳米硫的自组装和表面改性及其抗菌性能研究[D]. 郑普生.暨南大学 2011
本文编号：2989161
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