钠离子电池层状正极水性粘结剂与Na 3 V 2 (PO 4 ) 3 材料改性研究
发布时间：2024-01-29 18:14
由于全球锂资源无法满足锂离子二次电池需求的进一步增加,开发廉价、安全的相关替代储能技术非常关键。钠元素在地壳中的储量丰富、分布广泛、成本低廉。且钠离子电池的工作原理与锂离子电池非常相似。目前,能否开发性能优异的正极材料是钠离子电池能否进一步得到发展的关键因素。本文采用使用新型水性粘结剂、形貌调控、离子掺杂等方法,提高层状过渡金属氧化物和磷酸钒钠正极材料性能。将黄原胶(XG)、海藻酸钠(SA)、瓜尔豆胶(GG)作为粘结剂用于P2型Na2\3Mn2\3Ni1\3O2正极材料。3种水性粘结剂都给出了优于PVDF的性能。其中使用XG作为粘结剂电极电性能最优异,当电流密度为40 mA g-1时,电池在80次循环后仍能保有115.9 mAh g-1的容量,对应容量保持率77.6%,当电流密度为100 mA g-1时,300个充放电循环后的容量为75.4 mAh g-1,对应容量保持率87%。分析表明XG具有最优的电化学性能源于:(1)XG溶液具有最高粘度,(2)XG作为粘结剂使电极具有更大的离子扩散系数,(3)XG作为粘合剂抑制了的电极材料表面过渡金属流失,(4)XG粘合剂的在电化学循环中能更有效...
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 钠离子电池概述
1.3 钠离子正极材料
1.3.1 层状氧化物正极材料
1.3.2 聚阴离子型化合物
1.3.3 普鲁士蓝类化合物
1.3.4 金属氟化物
1.3.5 其他钠离子电池正极材料
1.4 钠离子负极材料
1.4.1 钠离子电池碳基负极材料
1.4.2 钠离子电池合金类负极材料
1.4.3 钠离子电池金属氧化物负极材料
1.4.4 钠离子电池金属硫化物负极材料
1.5 钠离子电池水性粘结剂
1.6 论文研究意义及研究计划
第二章 实验试剂、仪器及方法
2.1 试剂与仪器
2.2 材料表征及性能测试
2.2.1 X射线晶体衍射法
2.2.2 扫描电子显微镜
2.2.3 透射电子显微镜
2.2.4 傅里叶红外光谱
2.2.5 粘度计
2.2.6 X射线光电子能谱
2.3 电极制备及电池组装
2.3.1 隔膜、集流体的预处理
2.3.2 扣式电池的组装
2.4 电性能测试与表征
2.4.1 恒电流充放电测试
2.4.2 循环伏安法
2.4.3 电化学交流阻抗测试
第三章 天然水性粘结剂在钠离子电池P2型层状正极材料中的应用
3.1 引言
3.2 P2型层状正极Na2/3Mn2/3Ni(1/3)O2材料的制备、极片制备与电池组装
3.3 P2型层状正极材料Na2/3Mn2/3Ni1/3O2材料的表征
3.3.1 Na23Mn23Ni13O2材料结构表征
3.3.2 Na23Mn23Ni13O2材料的水稳定性测试
3.4 粘结剂的表征
3.4.1 水性粘结剂化学性质及机械性能的表征
3.4.2 粘结剂在电解液中稳定性测试
3.4.3 粘结剂的电化学稳定性测试
3.5 电化学性能表征
3.6 电池的电化学阻抗表征
3.7 电极片循环前后SEM表征
3.8 电池循环后XPS分析
3.9 本章小结
第四章 钠离子电池Na3V2(PO4)3材料改性研究
4.1 引言
4.2 溶胶凝胶-水热法制备Na3V2(PO4)3材料的改性研究
4.2.1 Na3V2(PO4)3材料制备、极片、电池组装
4.2.2 Na3V2(PO4)3材料表征
4.2.3 Na3V2(PO4)3材料电化学性能表征
4.3 Na3V2-xCox(PO4)3材料的性能研究
4.3.1 Na3V2-xCox(PO4)3材料制备、极片、电池组装
4.3.2 Na3V2-xCox(PO4)3材料表征
4.3.3 Na3V2-xCox(PO4)3材料的电化学性能表征
4.4 本章小结
论文总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
本文编号：3888598
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 钠离子电池概述
1.3 钠离子正极材料
1.3.1 层状氧化物正极材料
1.3.2 聚阴离子型化合物
1.3.3 普鲁士蓝类化合物
1.3.4 金属氟化物
1.3.5 其他钠离子电池正极材料
1.4 钠离子负极材料
1.4.1 钠离子电池碳基负极材料
1.4.2 钠离子电池合金类负极材料
1.4.3 钠离子电池金属氧化物负极材料
1.4.4 钠离子电池金属硫化物负极材料
1.5 钠离子电池水性粘结剂
1.6 论文研究意义及研究计划
第二章 实验试剂、仪器及方法
2.1 试剂与仪器
2.2 材料表征及性能测试
2.2.1 X射线晶体衍射法
2.2.2 扫描电子显微镜
2.2.3 透射电子显微镜
2.2.4 傅里叶红外光谱
2.2.5 粘度计
2.2.6 X射线光电子能谱
2.3 电极制备及电池组装
2.3.1 隔膜、集流体的预处理
2.3.2 扣式电池的组装
2.4 电性能测试与表征
2.4.1 恒电流充放电测试
2.4.2 循环伏安法
2.4.3 电化学交流阻抗测试
第三章 天然水性粘结剂在钠离子电池P2型层状正极材料中的应用
3.1 引言
3.2 P2型层状正极Na2/3Mn2/3Ni(1/3)O2材料的制备、极片制备与电池组装
3.3 P2型层状正极材料Na2/3Mn2/3Ni1/3O2材料的表征
3.3.1 Na23Mn23Ni13O2材料结构表征
3.3.2 Na23Mn23Ni13O2材料的水稳定性测试
3.4 粘结剂的表征
3.4.1 水性粘结剂化学性质及机械性能的表征
3.4.2 粘结剂在电解液中稳定性测试
3.4.3 粘结剂的电化学稳定性测试
3.5 电化学性能表征
3.6 电池的电化学阻抗表征
3.7 电极片循环前后SEM表征
3.8 电池循环后XPS分析
3.9 本章小结
第四章 钠离子电池Na3V2(PO4)3材料改性研究
4.1 引言
4.2 溶胶凝胶-水热法制备Na3V2(PO4)3材料的改性研究
4.2.1 Na3V2(PO4)3材料制备、极片、电池组装
4.2.2 Na3V2(PO4)3材料表征
4.2.3 Na3V2(PO4)3材料电化学性能表征
4.3 Na3V2-xCox(PO4)3材料的性能研究
4.3.1 Na3V2-xCox(PO4)3材料制备、极片、电池组装
4.3.2 Na3V2-xCox(PO4)3材料表征
4.3.3 Na3V2-xCox(PO4)3材料的电化学性能表征
4.4 本章小结
论文总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
本文编号：3888598
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教材专著
