生物质基碳材料用作钠离子电池负极材料研究

发布时间：2022-02-13 21:03

　　锂离子电池由于其高能量密度和长循环寿命已广泛应用于便携式电子设备和电动车中。然而,由于锂资源的稀缺性和地理分布的不均匀性严重阻碍了锂离子电池在大规模储能中的应用。钠资源储量丰富且价格低廉,具有与锂相似的物理和化学性质,因此,钠离子电池被认为是最具前景的大规模储能器件之一。与锂离子相比,钠离子的半径较大（1.02 vs 0.76 A）,寻找合适的宿主材料以提供足够的空间保证钠离子的储存和运输至关重要。最近,大量的层状氧化物、聚阴离子化合物和普鲁士蓝类似物被证实可用作高效的钠离子电池正极材料。就负极材料而言,商业化的石墨不能提供足够大的层间距以容纳钠离子,储钠能力较低;因此,寻找高性能的钠离子电池负极材料非常重要。目前已报道的钠离子电池负极材料包括碳材料、合金、金属氧化物和硫化物以及有机化合物等。合金材料在嵌钠过程中会产生较大的体积变化而引起结构塌陷,导致失去电接触点与容量衰减。金属氧化物或硫化物的首圈库仑效率较低,有机化合物的循环稳定性较差,这些都限制了它们在钠离子电池中的实际应用。在这些负极材料中,由随机取向乱层纳米微晶构成的硬碳具有较大层间距,已被证明是最有希望的钠离子电池负极材料之... 

【文章来源】：南京师范大学江苏省211工程院校

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．３层状氧化物的分类和由于钠插入引起相变的示意图Ｗ??Ｐ２型ＮａＮＸＣｏ〇２【８１和水系Ｐ２－Ｎａ〇．３５Ｃｏ０２１．３Ｈ２〇ｌ９ｌ具有热导电性和超导性，是??

ＮａｏｗＮｉｏｗＣｏａｕＭｎｎｗＣｂ，实现了?１３５?ｍＡｈｇＨ的比容量和超过９９．７％的容量保留??率。Ｊｉ等［叫正明Ｚｒ掺杂Ｎａ〇．７〇Ｍｎ＿Ｃｏ〇．丨５Ｚｒ＿〇２可以大大提高材料的比容量和??倍率性能（图１．５?ａ－ｃ），证明利用Ｚｒ掺杂可以提高表面和环境稳定性，钠离子扩??散动力学以及Ｐ２型层状结构的电化学性能。??３４Ｓｔ＾??ｂ４－Ｊｉｓｓｒ－：???｜突１多＜??０?２０?４〇?６〇?Ｓｏ?１００?１２０?１４０?１６０?０￣￣ＪＯ?４０?＾０?１００?１２０?１４０?１＾０??Ｓｐｃｃｒｆｉｃ?Ｃａｐａｃｉｔｙ?（ｍＡｈ?？?ｇ＊）?Ｓｐｅｃｉｆｉｃ?Ｃａｐａｃｉｔｙ?（ｍＡｈ?？?ｇ?）??〇３＇°＼?＂?ｄ－］?－?＇ｃ？？?ｃａ?．?－－??：？?＊?ｆ１００?……？??１?？?？？？？？？?２ｃ??一?＂■■?ｓ?？？？？？？??Ｉ?９〇－?Ｉ，〇＇??３?ｔｏ．?．?ＮＭＣ?Ｉ?？■??Ｉ?５〇．?：Ｚｌ?ｆ－?—？???－ｏｌ－?．．．．?????？?Ｊ?．?．?，?．

得到了生长在石墨烯片上的晶型ＮＶＰ，提高了材料的导电性，减小了??充放电过程中的极化问题。Ｙｕ等将ＮＶＰ结构进行优化得到了硼氮共掺杂的??ＮＶＰ?（图１．６），由纳米片组成的样品呈现出像花一样的结构，在〗Ｃ电流密度可??以达到１ｍＡｈ?ｇ－１的比容量，甚至在１００?Ｃ电流密度仍然具有极稳定的循环性。??；；《Ｖ沢；？?２ｎｉｌｌ?蜃?０?丨０?２０?３０?４０?５０?ｂ０?７０?？＞０?１００??图１．６?（ａ）?ＮＶＰ＠Ｃ－ＢＮ的ＳＥＭ图：（ｂ）在１?Ｃ电流密度的充放电曲线图??此外，该课题组将ＮＶＰ与石墨烯复合以及掺杂氟元素形成氟磷酸钒钠等Ｉ３７】??工作也都是致力于提高磷酸钒钠的导电性以及可逆容量，并均己収得屯人进展。??７??

【参考文献】：
博士论文
[1]钠/锂离子电池负极材料的制备与改性研究[D]. 邹崴.电子科技大学 2016

硕士论文
[1]先进储钠材料的理性设计和性能研究[D]. 祝远恩.南开大学 2017



本文编号：3623913