锌离子电池钒基正极材料的研究

发布时间：2021-10-22 22:26

　　人们对地球上能源需求日益增长,然而部分不可再生能源储量越来越少,比如化石能源等。根据相关机构系统的统计,按照世界当前的发展速度以及能源的消耗速度,原油、天然气等化石燃料将会在未来几十年内消耗殆尽。21世纪以来,能源需求的突出性越来越明显,能源危机不仅是对某个国家而言,而是对整个世界,是全球人类社会所需要面对以及迫切需要解决的问题,因而寻找可再生新能源是迫在眉睫的。水系锌离子电池（AZIBs）由于其造价低,制备工艺简单且电解液为水溶液对环境无害等优势而被认为是下一代储能系统的替代者。但是由于锌离子扩散动力学等原因,寻找合适的具有高倍率性能、长循环寿命以及优异低温电化学性能的水系锌离子电池正极材料仍然是一个非常具有挑战性的任务。钒基氧化物生产成本低、比容量高、并且合成方法简便,这些优点吸引了大量的科研过工作者的广泛关注。本文通过简单的水热法一步合成了钒酸钾（KVO）、钒酸钠（NVO）、钒酸锂（LVO）三种AZIBs正极材料,并提出将钾、钠、锂三种碱金属离子嵌入五氧化二钒（V₂O₅）层间充当支柱作用保护V₂O₅

【文章来源】：广东工业大学广东省

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

（a）、（b）、（c）、（d）分别是α-MnO2、β-MnO2、γ-MnO2、δ-MnO2的晶体结构

第一章绪论5图1-2，δ-MnO2在不同电流密度下各充放电循环5圈的示意图Fig.1-2,Rateperformanceofδ-MnO2图1-3，示意H+和Zn2+先后嵌入δ-NMOH层间管道的过程Fig.1-3showingtheprocessofthesequentialintercalationofH+andZn2+intothelayeredchannelofδ-NMOH普鲁士蓝及其类似物［FeFe(CN)6］：普鲁士蓝又名颜料蓝27，深蓝色粉末，十八世纪初期在国外实验室意外合成的。化学性质稳定，在涂料以及印墨等工业中应用较多。由于其开放的框架结构，能接受金属离子的嵌入以及脱出并保持结构的稳定，近年来作为储能材料受到大量的关注。在Endres[31]课题组发表的一篇纳米级普鲁士蓝作为锌离子电池电极的文章中，锌负极和普鲁士蓝正极以及水系电解液有良好的兼容性，锌负极显示出优异的可逆性，在锌“沉积/溶解”100圈后，没有发现锌枝晶的产生。电池展现了明确的放电平台约1.1V，在10mAg-1的电流下能提供约120mAhg-1的比容量。尽管铁氰化合物的平均工作电压高，但是他们的低容量成了其实际应用明显的障碍。

第一章绪论5图1-2，δ-MnO2在不同电流密度下各充放电循环5圈的示意图Fig.1-2,Rateperformanceofδ-MnO2图1-3，示意H+和Zn2+先后嵌入δ-NMOH层间管道的过程Fig.1-3showingtheprocessofthesequentialintercalationofH+andZn2+intothelayeredchannelofδ-NMOH普鲁士蓝及其类似物［FeFe(CN)6］：普鲁士蓝又名颜料蓝27，深蓝色粉末，十八世纪初期在国外实验室意外合成的。化学性质稳定，在涂料以及印墨等工业中应用较多。由于其开放的框架结构，能接受金属离子的嵌入以及脱出并保持结构的稳定，近年来作为储能材料受到大量的关注。在Endres[31]课题组发表的一篇纳米级普鲁士蓝作为锌离子电池电极的文章中，锌负极和普鲁士蓝正极以及水系电解液有良好的兼容性，锌负极显示出优异的可逆性，在锌“沉积/溶解”100圈后，没有发现锌枝晶的产生。电池展现了明确的放电平台约1.1V，在10mAg-1的电流下能提供约120mAhg-1的比容量。尽管铁氰化合物的平均工作电压高，但是他们的低容量成了其实际应用明显的障碍。


本文编号：3451944