氯化胆碱/乙二醇体系中Na 2 Ti 3 O 7 的制备及储钠性能
发布时间：2024-12-07 06:51
层状的Na2Ti3O7材料可在较低电压(ca.0.3Vvs.Na+/Na)下进行钠离子可逆地嵌入与脱出,理论容量约为178mAh.g-1,可容纳两个钠离子,是一种较为理想的钠离子电池负极材料。然而,传统的合成方法需要在高温(>800℃)或长时间(>48h)的条件下合成,且产品的电化学性能并不能达到理想状态,容量低,循环稳定性差。离子液体具有优异的溶剂化性能和在离子热过程中的低蒸气压,可代替高压釜,避免在水热法和溶剂热法中的高压过程。然而,离子液体不仅非常昂贵,而且难以降解,这对环境污染很大。低共熔溶剂是一个很好的选择,因为低共熔溶剂具有与离子液体类似的优点。此外,它易于合成,毒性低,价格低廉,克服了离子液体的局限性,在电镀,金属沉积,纳米材料,气体吸附等方面具有广泛的应用前景。本文利用氯化胆碱/乙二醇作为反应介质,以钛酸四丁酯和氢氧化钠溶液为原料,在常压低温条件下合成出了具有较好电化学性能的Na2Ti307电极材料,并探究了低共熔溶剂的使用量、反应时间、反应温度、烧结时间、烧结温度对材料的微观样貌及电化学性能的影响。并利用循环伏安法对合成Na2Ti307材料的储钠机理进行了分...
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 钠离子电池简介
1.3 钠离子电池负极材料Na2Ti3O7的简介
1.3.1 钠离子电池负极材料Na2Ti3O7的研究进展
1.3.2 钠离子电池负极材料Na2Ti3O7的制备方法
1.3.2.1 水热法
1.3.2.2 高温固相法
1.3.2.3 溶胶-凝胶法
1.4 低共熔溶剂的简介
1.5 超级电容器及钠离子电容器的简介
1.5.1 超级电容器的简介
1.5.1.1 双电层电容器
1.5.1.2 法拉第赝电容器
1.5.1.3 混合型电化学电容器
1.5.2 钠离子电容器的发展
1.5.2.1 钠离子电容器的组成与结构
1.5.2.2 钠离子电容器的储能机理
1.5.2.3 钠离子电容器电极材料
1.5.2.4 钠离子电容器的研究现状
1.6 本文选题依据及研究内容
第二章 实验部分
2.1 实验材料与设备
2.2 材料的制备
2.2.1 低共熔溶剂的制备
2.2.2 Na2Ti3O7的制备
2.3 材料的形貌与结构表征
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射线光电子能谱分析(XPS)
2.3.5 比表面积和孔径分析
2.4 材料的电化学性能表征
2.4.1 电极片的制备
2.4.2 半电池的组装
2.4.3 恒流充放电测试
2.4.4 循环伏安测试
2.4.5 电化学阻抗测试
2.5 材料的电容性能表征
2.5.1 电极片的制备
2.5.2 钠离子电容器的组装
2.5.3 三电极体系的测试
2.5.4 循环伏安测试
2.5.5 恒电流充放电测试
2.5.6 循环寿命测试
2.5.7 电容器的计算公式
2.5.7.1 比容量的计算
2.5.7.2 比能量的计算
2.5.7.3 功率密度的计算
第三章 低共熔溶剂体系合成Na2Ti3O7的合成工艺
3.1 低共熔溶剂的使用量对材料的影响
3.2 反应温度对材料的影响
3.3 反应时间对材料的影响
3.4 烧结温度对材料的影响
3.5 烧结时间对材料的影响
3.6 低共熔溶剂合成Na2Ti3O7的工艺分析
3.7 本章小结
第四章 低共熔溶剂合成Na2Ti3O7的储钠机理
第五章 低共熔溶剂合成Na2Ti3O7的电容应用
5.1 钠离子混合电容器的组装和活性碳材料的选择
5.2 AC/NTO@CNT钠离子电容器的性能
5.3 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的学术论文
本文编号：4014981
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 钠离子电池简介
1.3 钠离子电池负极材料Na2Ti3O7的简介
1.3.1 钠离子电池负极材料Na2Ti3O7的研究进展
1.3.2 钠离子电池负极材料Na2Ti3O7的制备方法
1.3.2.1 水热法
1.3.2.2 高温固相法
1.3.2.3 溶胶-凝胶法
1.4 低共熔溶剂的简介
1.5 超级电容器及钠离子电容器的简介
1.5.1 超级电容器的简介
1.5.1.1 双电层电容器
1.5.1.2 法拉第赝电容器
1.5.1.3 混合型电化学电容器
1.5.2 钠离子电容器的发展
1.5.2.1 钠离子电容器的组成与结构
1.5.2.2 钠离子电容器的储能机理
1.5.2.3 钠离子电容器电极材料
1.5.2.4 钠离子电容器的研究现状
1.6 本文选题依据及研究内容
第二章 实验部分
2.1 实验材料与设备
2.2 材料的制备
2.2.1 低共熔溶剂的制备
2.2.2 Na2Ti3O7的制备
2.3 材料的形貌与结构表征
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射线光电子能谱分析(XPS)
2.3.5 比表面积和孔径分析
2.4 材料的电化学性能表征
2.4.1 电极片的制备
2.4.2 半电池的组装
2.4.3 恒流充放电测试
2.4.4 循环伏安测试
2.4.5 电化学阻抗测试
2.5 材料的电容性能表征
2.5.1 电极片的制备
2.5.2 钠离子电容器的组装
2.5.3 三电极体系的测试
2.5.4 循环伏安测试
2.5.5 恒电流充放电测试
2.5.6 循环寿命测试
2.5.7 电容器的计算公式
2.5.7.1 比容量的计算
2.5.7.2 比能量的计算
2.5.7.3 功率密度的计算
第三章 低共熔溶剂体系合成Na2Ti3O7的合成工艺
3.1 低共熔溶剂的使用量对材料的影响
3.2 反应温度对材料的影响
3.3 反应时间对材料的影响
3.4 烧结温度对材料的影响
3.5 烧结时间对材料的影响
3.6 低共熔溶剂合成Na2Ti3O7的工艺分析
3.7 本章小结
第四章 低共熔溶剂合成Na2Ti3O7的储钠机理
第五章 低共熔溶剂合成Na2Ti3O7的电容应用
5.1 钠离子混合电容器的组装和活性碳材料的选择
5.2 AC/NTO@CNT钠离子电容器的性能
5.3 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的学术论文
本文编号：4014981
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