电解液对石墨储钾电化学性能影响的研究

发布时间：2023-12-23 17:23

　　人们日益增长的美好生活需要离不开方便快捷的设备支持,其中锂离子电池作为便携式能源,在电化学储能应用中有着不可替代的作用。然而,锂离子电池发展所需的锂资源分布不均、资源匮乏且价格较贵,制约了锂离子电池的进一步发展。而与锂同一主族的钾元素,因其化学性质与锂相似但资源更丰富、成本更低,因而获得了科研工作人员的极大关注。但缺点在于钾离子半径更大,充放电循环时,K⁺反复脱出和嵌入造成的体积变化最终会恶化材料性能。但研究表明在电解液中K⁺与溶剂可能会形成较小半径的溶剂化离子,从而减小材料结构的变化,提高电化学性能。因此,本论文选择研究已商业化应用的石墨,系统研究了石墨在不同种类溶剂和不同浓度钾盐时钾离子电池的电化学性能。首先,对石墨粉末进行物相结构及形貌表征,测试表明石墨样品结晶性良好,层间距为3.36?,由大小不一的纳米片堆叠成5-20μm椭球形颗粒组成。该材料在锂离子电池中0.2C电流密度下实现了330 mAh g^-1的比容量,并且循环100周之后的容量保持率在97%。但是高倍率性能较差,10C下容量仅为25 mAh g

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 前言
    1.2 钾离子电池结构及工作原理
    1.3 钾离子电池负极材料
        1.3.1 碳材料
        1.3.2 层状材料
        1.3.3 金属合金
        1.3.4 有机材料
        1.3.5 其他材料
    1.4 钾离子电池正极材料
        1.4.1 普鲁士蓝及其类似物
        1.4.2 层状材料
        1.4.3 聚阴离子材料
        1.4.4 有机材料
    1.5 钾离子电池电解液
    1.6 本论文选题依据和研究内容
第二章 实验部分
    2.1 前言
    2.2 实验原料
    2.3 实验仪器
    2.4 实验准备
    2.5 物理测试和表征
        2.5.1 X射线衍射(XRD)
        2.5.2 扫描电子显微镜(SEM)
        2.5.3 透射电子显微镜(TEM)
        2.5.4 拉曼光谱仪(Raman)
    2.6 电化学表征
        2.6.1 充放电循环(C-D)
        2.6.2 循环伏安法(CV)
        2.6.3 交流阻抗谱测试(EIS)
        2.6.4 恒电流间歇滴定(GITT)
第三章 石墨基本性质
    3.1 前言
    3.2 石墨的物理表征
        3.2.1 物相测试
        3.2.2 形貌和结构测试
    3.3 石墨储锂电化学性能
        3.3.1 电化学性能
        3.3.2 EIS测试
    3.4 本章小结
第四章 石墨在不同溶剂电解液中的性能
    4.1 前言
    4.2 石墨在KPF₆-EC/DMC中的电化学性能
    4.3 石墨在KPF₆-DME中的电化学性能
    4.4 石墨在KPF₆-EC/DMC与 KPF₆-DME中性能对比
        4.4.1 循环性能测试
        4.4.2 CV及 GITT测试
        4.4.3 扩散系数计算
    4.5 石墨的储钾机制
    4.6 本章小结
第五章 石墨在不同浓度电解液中的性能
    5.1 前言
    5.2 石墨在不同浓度KFSI-DME中的电化学性能
        5.2.1 低倍率性能
        5.2.2 GITT及 EIS测试
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3874191