T-Nb 2 O 5 的制备及其在钾离子电池中的应用研究

发布时间：2022-02-24 20:32

　　锂资源的稀缺性、分布不均匀及逐年上升的锂消耗量导致锂离子电池（LIBs）的价格偏高,限制了LIBs在智能电网等大规模储能体系中的应用。在碱金属元素中,K在地壳中的储量丰富、分布广泛且价格低廉,并且K的物化性质与Li相似,K⁺/K的标准电极电势与Li⁺/Li相近,这些优点使得钾离子电池（KIBs）有望应用于大规模储能领域。然而钾离子半径较大,扩散动力学缓慢,使得钾离子电池的倍率性能和稳定性能较差。目前研究具有快速可逆反应的钾离子电池正负极材料是科研工作者的研究热点。正交晶系五氧化二铌（T-Nb₂O₅）,具有层状结构、开放的骨架和良好的化学稳定性等独特性能,作为锂电池和超级电容器的电极材料受到广泛关注。T-Nb₂O₅的（001）晶面大的晶格间距（0.39 nm）,可以容纳Na⁺、K⁺等大半径阳离子,有利于快速扩散。然而关于T-Nb₂O₅作为钾离子电池负极的研究及其工作机理尚... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院深圳先进技术研究院)广东省

【文章页数】：99 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 钾离子电池工作原理
    1.3 钾离子电池正极材料
        1.3.1 过渡金属氧化物
        1.3.2 聚阴离子型材料
        1.3.3 普鲁士蓝类化合物
        1.3.4 有机化合物
    1.4 负极材料
        1.4.1 插层型负极
        1.4.2 转化型负极
        1.4.3 合金型负极
        1.4.4 有机化合物
    1.5 电解液和粘结剂
        1.5.1 电解液
        1.5.2 粘结剂
    1.6 双离子电池概述
        1.6.1 双离子电池的工作原理及发展史
        1.6.2 双离子电池电极材料及反应机制
        1.6.3 双离子电池的挑战及提升策略
    1.7 本论文的研究意义及内容
        1.7.1 研究意义
        1.7.2 研究内容
第2章 实验仪器及方法
    2.1 实验试剂
    2.2 实验仪器
    2.3 材料表征
        2.3.1 X射线衍射分析(XRD)
        2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)
        2.3.3 透射电子显微镜(TEM)
        2.3.4 X射线光电子能谱(XPS)
        2.3.5 拉曼光谱测试(Raman)
    2.4 电化学性能表征
        2.4.1 电极片制备
        2.4.2 电解液与隔膜制备
        2.4.3 电池组装
        2.4.4 充放电测试
        2.4.5 循环伏安测试(CV)
        2.4.6 交流阻抗测试(EIS)
第3章 T-Nb_2O_5的制备及储钾性能和机理研究
    3.1 引言
    3.2 实验内容
        3.2.1 T-Nb_2O_5材料的制备
        3.2.2 钾离子半电池的组装及性能测试
        3.2.3 T-Nb_2O_5材料的储钾机理研究
    3.3 实验结果与分析
        3.3.1 材料的形貌和结构表征
        3.3.2 材料的储钾机理分析
        3.3.3 材料的电化学性能表征
    3.4 本章小结
第4章 基于T-Nb_2O_5负极的钾基双离子电池性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验内容
        4.2.1 电池的组装及性能测试
        4.2.2 电池正极结构变化研究
        4.2.3 电池负极稳定性研究
    4.3 实验结果与分析
        4.3.1 双离子电池原理分析
        4.3.2 双离子电池电化学性能
        4.3.3 双离子电池的结构分析
    4.4 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3643463