基于静电纺丝的硬碳纳米纤维制备及其储钠性能研究

发布时间：2021-10-19 20:25

　　钠离子电池具有原料储量丰富、价格低廉等优点,开发钠离子电池逐渐受到研究者们的关注。然而,因为钠具有比锂更大的离子半径,所以一些为的锂离子电池开发的负极材料无法直接用于钠离子电池。目前,大量的研究工作致力于研发能够用于钠离子电池的高性能负极材料。其中,硬碳材料由于其较高的无定型度高和较大的石墨片层间距,被认为是最适合储钠的负极材料之一。但是,硬碳材料作用为钠离子电池的负极还存在一些问题:1.硬碳材料在充放电过程中的低电压平台区域过长,导致钠离子电池的安全性存在隐患;2.钠离子在硬碳材料中的存储机理还存在一定的争议;3.随着柔性储能设备的兴起,同时要求电极材料也具有一定的柔性。因此,开发柔性硬碳负极材料对于柔性钠离子电池的发展具有重要意义。本论文采用静电纺丝技术为制备方法,聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和硝酸铜（Cu（NO3）2·3H2O）为纺丝原料,制备了一系列的柔性硬碳纳米纤维薄膜。当PVP溶液中加入Cu（NO3）2后,纤维之间会出现交联结构,这是首次报道利用Cu（NO3）2作为电纺纤维的交联剂。并且测试表明,交联结构的形成是由于Cu（NO3）2与PVP的络合作用导致的。同时,Cu（NO3）... 

【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１钠离子电池示意图

Ｐｏｓｉｔｉｖｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?Ｎｅｇａｔｉｖｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ??图１－１钠离子电池示意图。【Ｉ２］??Ｆｉｇ．１－１?Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ａ?ｓｏｄｉｕｍ?ｉｏｎ?ｂａｔｔｅｒｙ?ｓｙｓｔｅｍ．１１２１??在结构上，钠离子电池系统是由正极材料，负极材料，隔膜，电解液以及包裹电??池的外壳组成，其中正极和负极材料直接制约了钠离子电池的性能。因而正，负极材??料的设计开发也是钠离子电池领域内的研宄重点。［１３】??对钠离子电池的正极而言，正极材料要具有较高的氧化还原反应电位，并且具有??较高的比容量。在电池循环过程中，正极材料还要具有足够的结构稳定性和化学稳定??性。［９］目前报道的钠离子电池的正极材料要分为四类：（１）金属氧化物材料，可表示??为ＮａｘＭｅ０２，Ｍｅ为过渡金属，如Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｏ，?Ｎｉ等。［１４＿１６］?（２）聚阴离子类材料??ＮａｘＭｙ［（ＸＯｍ）ｎ＿］ｚ，其中Ｍ是价态可变的金属离子，如Ｆｅ或Ｖ，Ｘ—般是Ｐ，Ｓ，Ｓｉ。??［１７－１９］?（３）普鲁士蓝类材料

Ｓｅｐｃｉｆｉｃ?Ｃａｐａｃｉｔｙ?／?ｍＡｈ?ｇ＇１??图１－２钠离子电池研宄进展：（ａ）正极，（ｂ）负极。【９］??Ｆｉｇ．１－２?Ｒｅｃｅｎｔ?ｒｅｓｅａｒｃｈ?ｐｒｏｇｒｅｓｓ?ｉｎ?ｃａｔｈｏｄｅ?ｏｆ?ｓｏｄｉｕｍ?ｉｏｎ?ｂａｔｔｅｒｉｅｓ．１９１??１．３钠离子电池的负极材料??钠离子电池的负极材料主要包括三种，分别是碳材料，过渡金属化合物，和有机??化合物。??１．３．１碳材料??碳材料的来源广泛，价格低廉，是目前被最广泛研究的一种钠离子电池的负极材??料。碳材料主要分为石墨类碳和无定型碳。［２３］??１．３．１．１石墨类碳??石墨是六角碳网格平面堆叠形成的三维层状结构

【参考文献】：
期刊论文
[1]Hard carbon derived from cellulose as anode for sodium ion batteries:Dependence of electrochemical properties on structure[J]. V.Simone,A.Boulineau,A.de Geyer,D.Rouchon,L.Simonin,S.Martinet.  Journal of Energy Chemistry. 2016(05)



本文编号：3445546