三维立体生物质碳基材料作为锂/钠离子电池负极材料的制备与性能研究
发布时间：2023-05-06 04:41
钠离子电池一直被视为是应用广泛的锂离子电池的下一代储能电池,无论锂离子电池还是钠离子电池,碳/碳基材料是作为负极材料的关键材料之一,而生物质材料,如过期的花粉和废弃的棉花均是生活废弃物,由于来源广泛,成本低廉并能循环利用能使其再资源化,达到对环境友好的目的。多种生物质材料已经被研究并应用于锂离子电池和钠离子电池中,在本文,使用氢氧化钾和硝酸镁作为活化剂分别对废弃的花粉和棉花球高温活化、碳化处理,均获得具有较大比表面积的三维多孔碳材料。以花粉为前驱体制备三维结构生物质碳的实验中,氢氧化钾与花粉生物质原料的最佳质量比例为2:3。作为锂离子电池负极电极材料,在2 A g-1的恒电流密度下进行300次循环充放电后比容量为375 mAh g-1;在0.1,0.5,1.0,2.0,5.0 A g-1电流下进行倍率测试,得到可逆容量分别为500,350,293,250,215 mAh g-1。作为钠离子电池负极电极材料,在2.0 A g-1的恒电流密度下充放电200圈,得到270 mAh g...
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
绪论
1.1 引言
1.2 锂离子电池概述
1.2.1 锂离子电池发展历程
1.2.2 锂离子电池工作原理
1.2.3 锂离子电池的关键材料
1.3 钠离子电池概述
1.3.1 钠离子电池工作原理
1.3.2 钠离子电池关键材料
1.4 碳基电池材料
1.4.1 石墨类碳
1.4.2 无定形碳
1.5 生物质碳材料
1.5.1 生物质
1.5.2 生物质碳
1.5.3 生物质碳的制备
1.5.3.1 生物质材料的碳化
1.5.3.2 碳材料的活化
1.5.4 钠离子电池/锂离子电池生物碳负极材料电化学性能汇总
1.6 论文的研究意义和主要内容
第二章 实验材料与表征方法
2.1 实验药品
2.2 实验仪器
2.3 表征分析测试
2.3.1 X-射线衍射(XRD)
2.3.2 电子扫描显微镜分析(SEM)
2.3.3 透射电子显微镜分析(TEM)
2.3.4 激光共焦显微拉曼光谱仪分析(Raman)
2.3.5 X射线光电子能谱仪分析(XPS)
2.3.6 气体吸附脱附仪分析(BET)
2.4 电化学性能测试
2.4.1 极片制备及半电池(纽扣电池)的组装
2.4.2 循环伏安测试(CV)
2.4.3 交流阻抗(EIS)
2.4.4 恒电流充放电测试
第三章 花粉多孔结构碳材料应用于锂离子电池和钠离子电池的性能研究
3.1 前言
3.2 材料制备和表征
3.2.1 花粉碳材料的制备
3.2.2 结构表征
3.2.3 锂离子电池组装及电化学性能表征
3.3 实验结果与讨论
3.3.1 物相结构分析
3.3.2 花粉多孔碳材料的电化学性能
3.4 本章小结
第四章 棉花基三维多孔结构碳材料应用于锂离子电池的性能研究
4.1 前言
4.2 材料制备和表征
4.2.1 棉花碳材料及棉花基碳材料的制备
4.2.2 结构表征
4.2.3 锂离子电池组装及电化学性能表征
4.3 实验结果与讨论
4.3.1 物相结构分析
4.3.2 锂离子电池电化学性能
4.3.3 锂离子电池赝电容贡献计算
4.4 本章小结
第五章 棉花基三维多孔结构碳材料应用于钠离子电池的性能研究
5.1 前言
5.2 材料制备和表征
5.2.1 棉花基三维多孔碳材料的制备
5.2.2 物相结构表征
5.2.3 钠离子电池组装及电化学性能表征
5.3 实验结果与讨论
5.3.1 化学反应及物相分析
5.3.2 钠离子电池电化学性能
5.3.3 钠离子电池赝电容贡献及第一性原理计算
5.4 本章小结
总结
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
本文编号：3809046
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
绪论
1.1 引言
1.2 锂离子电池概述
1.2.1 锂离子电池发展历程
1.2.2 锂离子电池工作原理
1.2.3 锂离子电池的关键材料
1.3 钠离子电池概述
1.3.1 钠离子电池工作原理
1.3.2 钠离子电池关键材料
1.4 碳基电池材料
1.4.1 石墨类碳
1.4.2 无定形碳
1.5 生物质碳材料
1.5.1 生物质
1.5.2 生物质碳
1.5.3 生物质碳的制备
1.5.3.1 生物质材料的碳化
1.5.3.2 碳材料的活化
1.5.4 钠离子电池/锂离子电池生物碳负极材料电化学性能汇总
1.6 论文的研究意义和主要内容
第二章 实验材料与表征方法
2.1 实验药品
2.2 实验仪器
2.3 表征分析测试
2.3.1 X-射线衍射(XRD)
2.3.2 电子扫描显微镜分析(SEM)
2.3.3 透射电子显微镜分析(TEM)
2.3.4 激光共焦显微拉曼光谱仪分析(Raman)
2.3.5 X射线光电子能谱仪分析(XPS)
2.3.6 气体吸附脱附仪分析(BET)
2.4 电化学性能测试
2.4.1 极片制备及半电池(纽扣电池)的组装
2.4.2 循环伏安测试(CV)
2.4.3 交流阻抗(EIS)
2.4.4 恒电流充放电测试
第三章 花粉多孔结构碳材料应用于锂离子电池和钠离子电池的性能研究
3.1 前言
3.2 材料制备和表征
3.2.1 花粉碳材料的制备
3.2.2 结构表征
3.2.3 锂离子电池组装及电化学性能表征
3.3 实验结果与讨论
3.3.1 物相结构分析
3.3.2 花粉多孔碳材料的电化学性能
3.4 本章小结
第四章 棉花基三维多孔结构碳材料应用于锂离子电池的性能研究
4.1 前言
4.2 材料制备和表征
4.2.1 棉花碳材料及棉花基碳材料的制备
4.2.2 结构表征
4.2.3 锂离子电池组装及电化学性能表征
4.3 实验结果与讨论
4.3.1 物相结构分析
4.3.2 锂离子电池电化学性能
4.3.3 锂离子电池赝电容贡献计算
4.4 本章小结
第五章 棉花基三维多孔结构碳材料应用于钠离子电池的性能研究
5.1 前言
5.2 材料制备和表征
5.2.1 棉花基三维多孔碳材料的制备
5.2.2 物相结构表征
5.2.3 钠离子电池组装及电化学性能表征
5.3 实验结果与讨论
5.3.1 化学反应及物相分析
5.3.2 钠离子电池电化学性能
5.3.3 钠离子电池赝电容贡献及第一性原理计算
5.4 本章小结
总结
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
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