黑磷的低压结晶法制备及其在锂/钠离子电池中的应用研究

发布时间：2022-11-01 18:33

　　新型的二维材料黑磷作为锂/钠离子电池负极材料具有高的理论容量,但存在充放电过程中体积变化大容量衰减快的缺点。并且,传统的黑磷制备方法存在工艺复杂且危险性高的缺点。针对上述问题,本文利用低压结晶法制备了黑磷,进而利用超声剥离制备出厚度只有几纳米的“黑磷烯”。通过其与石墨烯的复合制备出锂/钠电池负极材料,石墨烯对黑磷的包覆作用能有效提高它的结构稳定性,从而提高电池容量。本文对黑磷的制备、微观结构、化学键合以及电化学性能进行了研究,得到如下结论:（1）“低压结晶法”相比起其它的黑磷制备方法而言其制备条件相对更温和,实验过程也更安全,而得到的黑磷具有高纯度和高结晶度。以红磷、锡粉和四碘化锡为原料,在低压的环境下经过一定的热处理即可得到斜方晶系的黑磷。这种方法非常适合在实验室制备少量且高纯度的单晶黑磷。（2）通过分析黑磷的嵌锂/脱锂机制,揭示了黑磷直接用于锂电负极材料时库伦效率极低的主要原因。通过水热反应的方式将黑磷与石墨烯进行了复合,得到的复合材料BPGO在200圈的充放电循环内,能保持780 mAh/g的比容量。此外,一种新型的纽扣电池制备工艺首次应用到实验中,有别于传统的涂膜方式,负极材料... 

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 黑磷在电池上的应用
        1.2.1 黑磷的嵌锂/钠离子机理
        1.2.2 黑磷在锂、钠离子电池的应用
    1.3 黑磷在光催化的应用
    1.4 黑磷在电催化的应用
        1.4.1 黑磷在氧析出反应的应用
        1.4.2 黑磷在氢析出反应的应用
    1.5 论文的选题背景和研究内容
第2章 黑磷的制备和剥离
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 黑磷的制备
        2.2.2 黑磷的剥离
        2.2.3 表征与测试
    2.3 分析与讨论
    2.4 本章小结
第3章 黑磷用作锂离子电池负极材料
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 水热反应
        3.2.2 表征与测试
    3.3 分析与讨论
        3.3.1 水热反应后的物理表征及电化学测试
        3.3.2 BPGO薄膜电极的制备、表征和性能
    3.4 本章小结
第4章 黑磷用作钠离子电池负极材料
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 超声剥离
        4.2.2 高分子化学修饰
        4.2.3 水热炭化
        4.2.4 表征与测试
    4.3 分析与讨论
        4.3.1 4-RBP负极材料的分析与讨论
    4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文



本文编号：3699890