茶叶、菠萝皮生物炭的制备及其电化学性能研究

发布时间：2021-02-01 02:27

　　时代变迁到今天,伴随着锂离子电池的发展普及,社会对锂资源的需求已经超过预期,全球锂储量将在50年后用尽。为解决这一现象,钠离子电池逐渐受到关注。不同于正极材料被广泛研究,钠离子电池的负极材料研究进展不大,尚不能有合适的负极材料来实现商业化。本文中,通过高温热解法在不同温度下对菠萝皮和茶叶进行热解,同时增加用氯化钠和氯化钾混合盐处理过后的热解茶叶生物炭进行对比。将其应用于钠离子电池中,发现菠萝皮生物炭和茶叶生物炭材料都有着不错的表现,尤其是经过混合盐处理过后的生物炭材料,性能得到了提高。随后选用在钠离子电池中表现更好的茶叶生物炭材料测试其储锂性能。总结如下:（1）700℃菠萝皮炭及700℃混合盐处理菠萝皮炭具有低的石墨化程度,高的混乱程度,有助于钠离子嵌入/脱出,进而提升容量。在3个热解温度下,700℃菠萝皮炭及700℃混合盐处理菠萝皮炭电极在50 mA g^-1电流密度下100圈充放电循环后容量稳定在222.4和304.5 mAh g^-1,保持率也较高,分别达到了85.2%和85.8%。两者在变倍率及大倍率测试中都有优秀的表现,经过500圈的1... 

【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

锂离子电池工作原理

致制备钠离子电池的原料成本比锂离子电池低。而钠相对于锂有更高的位，所以能用低分解电压的电解液，因此安全性能有望优于锂离子电池电池行业可持续发展，开发对环境无污染的新型储能电池是大势所趋，电池正是这类新型高能绿色电池中的一员。在钠离子电池体系出现前已钠为电极构建的可充电钠电池。但是，目前钠离子电池技术仍然无法与池技术媲美，其主要问题在于缺少能够实现 Na+可逆脱嵌的长循环寿命量的电极材料。传统的高比容量材料（如 P、Sb），循环寿命短；而寿命如硬碳[66]，又往往受限于其较低的比容量。因此发展具有优异电化学性子电池，依然是一个很大的挑战。1.2.2 钠离子电池的工作原理同为元素周期表第Ⅰ主族的钠元素和锂元素的性质有许多相似之处造的钠离子电池有许多方面与锂离子电池相似。其基本工作原理与锂离“摇椅式电池”原理相同，采用能可逆嵌入与脱出钠离子的单质或者化电池系统的正负极。其反应示意图如图所示。

工程硕士专业学位论文2.2.1 电池的组装CR2025 制式电极壳（包含正极壳和负极壳），用作正极的锂片及钠片，实验制得的涂布好活性物质的负极片，钠离子电池电解液为 1.0 M NaClO4-EC:DEC=1:1（V/V），锂离子电池电解液为 1.0 M LiPF6-EC:EMC=3:7（V/V），WhatmanGF/C 玻璃纤维滤纸滤膜用来作为隔膜，以上材料组成了本文实验所需电池。电池装备过程在充满氩气的手套箱中完成，保证其中水氧比不超过 0.1ppm，示意图在下面给出。

【参考文献】：
期刊论文
[1]普鲁士蓝类嵌入正极材料的发展与挑战[J]. 吴晨,钱江锋,杨汉西.  中国科学:化学. 2017(05)
[2]不同生物炭材料的制备及其在Li-S电池中的应用（英文）[J]. 李君涛,吴娇红,张涛,黄令.  物理化学学报. 2017(05)
[3]储能电池技术[J]. 祝铭.  装备机械. 2010(03)



本文编号：3012033