中间相炭微球及二氧化钛在钠离子电池中的电化学性能研究
发布时间：2021-01-22 07:35
中间相炭微球（MCMB）由于其内部的微晶结构以及外部独特的球形层状结构在锂离子电池领域得到广泛应用,作为钠离子电池的负极材料,也引起广泛重视。本文对中间相炭微球储钠机理进行了探究。另外,锐钛矿二氧化钛（TiO2）具有较高的理论容量、较好的稳定性和倍率性能,被认为具有应用前景的钠离子电池负极材料。锐钛矿型TiO2的竞争力主要在于TiO2的高比表面积和三维开放结构,为钠的定位和钠离子扩散提供了有效的位点。本文为了提高锐钛矿TiO2的导电性能并减小其充放电前后体积的变化,利用MCMB对TiO2进行修饰改性。研究发现:中间相炭微球在800 oC处理后具有较宽的层间距（347 pm）,而天然石墨只有335 pm。因此,经800 oC处理的MCMB作为钠离子电池负极材料表现出较好的电化学性能,在25 mA g-1的电流密度下循环100圈后可逆容量达到180 mAh g-1,库伦效率...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
钠离子电池工作原理示意图
图 1-2 碳质中间相形成的示意图[57,58]Fig. 1-2 Schematic illustration for carbonaceous mesophase formation[57,58]1.3.2 中间相炭微球作钠离子电池负极材料的研究进展碳材料的种类巨多而且具备优良的性能，在锂离子电池领域已经得到的商业化发展。对于中间相炭微球是非常具有吸引力的电池负极材料，早在 2000年，Alcántara R 等[61]人就对中间相炭微球作为锂离子电池和钠离子电池负极材料进行了研究，对 750oC 热处理的 MCMB 和 3000oC 热处理的 MCMB 进行了比较，发现 750oC 热处理后的 MCMB 仍具有良好的层状结构，钠离子能够可逆的嵌入和脱出，但是 3000oC 热处理的 MCMB 已经完全石墨化，钠离子已经无法可逆的嵌入和脱出。此项研究为后来 MCMB 作为锂/钠离子电池负极材料打下了良好的基础。Song 等[62]将 MCMB 生球在 700oC 进行热处理作为钠离子电池负极材料，电化学性能测试发现在 25 mA g1的电流密度下，第一圈的充电容量为 232 mAh g1，再循环 60 圈后仍具有 161 mAh g1的稳定比容量。Zhao
不同晶型的结构图：(a) 金红石，(b) 锐钛矿，(c) 板钛矿，(drystal structures of (a) Rutile, (b) Anatase, (c) Brookite, and (d) T钛负极材料的研究现状资源丰富具有多种晶型，又具有高效持久的储锂性能得到了广泛的研究和应用[68-70]。在钠离子电池领域，究者的关注。对于金红石 TiO2，由于其晶格结构中孔于钠离子的嵌入和脱出，金红石 TiO2作为钠离子电池多，Usui 等[71]人利用溶胶-凝胶法和气相沉积法制备了Nb 的掺杂提高了金红石 TiO2的循环性能，循环 50 圈g1的可逆容量。Zhang 等[72]人制备了金红石型 TiO2微池负极材料，经电化学测试发现，在 200 次循环后仍能高可逆容量，在 0.1 C 的电流密度下，则表现出高达 8 等[73]人则利用低温水热合成路线制备了金红石 TiO2晶
【参考文献】：
期刊论文
[1]钠离子电池用碳负极材料研究进展[J]. 张思伟,张俊,吴思达,吕伟,康飞宇,杨全红. 化学学报. 2017(02)
[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)
[3]钠离子电池正极材料的研究进展[J]. 杨绍斌,董伟,沈丁,王晓亮,李思南,王峰,王阳,孙闻. 功能材料. 2015(13)
[4]钠离子电池研究进展[J]. 叶飞鹏,王莉,连芳,何向明,田光宇,欧阳明高. 化工进展. 2013(08)
[5]有机化合物的液相炭化化学[J]. 王茂章. 化学通报. 1990(12)
博士论文
[1]中间相炭材料的制备及其电化学性能研究[D]. 杨亦双.天津大学 2011
[2]碳质中间相结构的形成及其相关材料的应用研究[D]. 李同起.天津大学 2005
硕士论文
[1]NASICON结构正极材料Na3V2（PO4）2F3的制备及其储钠性能的优化[D]. 刘强.吉林大学 2017
[2]二氧化钛纳米材料的制备、改性及光催化性能研究[D]. 王紫怡.吉林大学 2017
[3]石墨烯/二氧化钛复合物的制备、修饰及其储锂性能研究[D]. 张勇来.重庆大学 2014
[4]钠离子电池正极材料Na3V2（PO4）3/C的合成及其性能研究[D]. 李光强.合肥工业大学 2014
本文编号：2992841
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
钠离子电池工作原理示意图
图 1-2 碳质中间相形成的示意图[57,58]Fig. 1-2 Schematic illustration for carbonaceous mesophase formation[57,58]1.3.2 中间相炭微球作钠离子电池负极材料的研究进展碳材料的种类巨多而且具备优良的性能，在锂离子电池领域已经得到的商业化发展。对于中间相炭微球是非常具有吸引力的电池负极材料，早在 2000年，Alcántara R 等[61]人就对中间相炭微球作为锂离子电池和钠离子电池负极材料进行了研究，对 750oC 热处理的 MCMB 和 3000oC 热处理的 MCMB 进行了比较，发现 750oC 热处理后的 MCMB 仍具有良好的层状结构，钠离子能够可逆的嵌入和脱出，但是 3000oC 热处理的 MCMB 已经完全石墨化，钠离子已经无法可逆的嵌入和脱出。此项研究为后来 MCMB 作为锂/钠离子电池负极材料打下了良好的基础。Song 等[62]将 MCMB 生球在 700oC 进行热处理作为钠离子电池负极材料，电化学性能测试发现在 25 mA g1的电流密度下，第一圈的充电容量为 232 mAh g1，再循环 60 圈后仍具有 161 mAh g1的稳定比容量。Zhao
不同晶型的结构图：(a) 金红石，(b) 锐钛矿，(c) 板钛矿，(drystal structures of (a) Rutile, (b) Anatase, (c) Brookite, and (d) T钛负极材料的研究现状资源丰富具有多种晶型，又具有高效持久的储锂性能得到了广泛的研究和应用[68-70]。在钠离子电池领域，究者的关注。对于金红石 TiO2，由于其晶格结构中孔于钠离子的嵌入和脱出，金红石 TiO2作为钠离子电池多，Usui 等[71]人利用溶胶-凝胶法和气相沉积法制备了Nb 的掺杂提高了金红石 TiO2的循环性能，循环 50 圈g1的可逆容量。Zhang 等[72]人制备了金红石型 TiO2微池负极材料，经电化学测试发现，在 200 次循环后仍能高可逆容量，在 0.1 C 的电流密度下，则表现出高达 8 等[73]人则利用低温水热合成路线制备了金红石 TiO2晶
【参考文献】：
期刊论文
[1]钠离子电池用碳负极材料研究进展[J]. 张思伟,张俊,吴思达,吕伟,康飞宇,杨全红. 化学学报. 2017(02)
[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)
[3]钠离子电池正极材料的研究进展[J]. 杨绍斌,董伟,沈丁,王晓亮,李思南,王峰,王阳,孙闻. 功能材料. 2015(13)
[4]钠离子电池研究进展[J]. 叶飞鹏,王莉,连芳,何向明,田光宇,欧阳明高. 化工进展. 2013(08)
[5]有机化合物的液相炭化化学[J]. 王茂章. 化学通报. 1990(12)
博士论文
[1]中间相炭材料的制备及其电化学性能研究[D]. 杨亦双.天津大学 2011
[2]碳质中间相结构的形成及其相关材料的应用研究[D]. 李同起.天津大学 2005
硕士论文
[1]NASICON结构正极材料Na3V2（PO4）2F3的制备及其储钠性能的优化[D]. 刘强.吉林大学 2017
[2]二氧化钛纳米材料的制备、改性及光催化性能研究[D]. 王紫怡.吉林大学 2017
[3]石墨烯/二氧化钛复合物的制备、修饰及其储锂性能研究[D]. 张勇来.重庆大学 2014
[4]钠离子电池正极材料Na3V2（PO4）3/C的合成及其性能研究[D]. 李光强.合肥工业大学 2014
本文编号：2992841
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/2992841.html
教材专著
