钾离子电池层状电极材料的结构设计、制备与表征

发布时间：2024-07-11 00:43

　　锂离子电池已经在便携式电子产品和电动汽车中广泛应用,并且有强烈的趋势向未来的大规模储能等领域发展。然而,锂资源的相对匮乏和分布不均匀是日益突出的问题,因此,越来越多人将目光投向化学性质与锂相似但储量丰富的钠、钾元素。为了发展高性能的钾离子电池,电极材料的开发变得至关重要。层状过渡金属氧化物因其具有高比容量、高能量密度和高离子电导率等优势,在锂离子电池中备受关注。然而,在特定的尺寸的宿主晶格中离子半径较大的钾离子的电子云之间距离较近,具有较大的静电排斥力,使得钾离子难以嵌入层状结构中,相应的电压和比容量都明显下降。因此,对钾离子电池层状正极材料进行合理的结构设计是必要的。本论文主要围绕如何降低K+相互之间的静电排斥力而对层状结构进行设计,包括引入聚阴离子基团和层间支柱材料两部分。此外,我们针对层状材料容易被剥离的特性设计了一系列特殊形貌的样品,也实现了对材料的原位碳包覆和碳纳米管复合。第一章首先介绍了钾离子电池的工作原理和主要特点。其次,对现有典型的钾离子电池正负极材料和电解液的研究进展进行了综述。最后,简单介绍了层状材料在钾离子电池中的发展现状和改性方式。第二章详细介绍了实验中用到的药...

【文章页数】：188 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１锂、钠和钾的性质比较：（ａ）对应离子电池的能量密度；（ｂ）元素在地壳中的丰??度；（ｃ）溶剂化的离子半径［４］??近几年来，与锂、钠同族的钾离子电池也开始逐渐进入人们的视线

关联的环境污染问题日益突出，清洁、可再生的新能源是研宄发展的热点。近年??来，以太阳能、风能为代表的新能源发电技术迅速发展。然而，他们易受时节和??天气阴晴变化的影响，导致输出电压（或电流）不稳定。如果将其直接并入电网??中时，容易造成电网损伤。发展大规模储能系统，将不稳定的电流....

图１．２钾离子电池工作原理图［８］??

?第一章绪论???Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ?—＞?ｅ＊?＼Ｊ??ｅ?＜?Ｃｈａｒｇｅ??Ｃｈａｒｇｅ＾??Ｋ〇?５Ｍｎ〇２?＾?８ｘＣ?＜？？？＿＞？一Ｋｑ?ａ＾ＫＣｑ???Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ???／?ＳＥＩ?Ｓｅｐａｒａｔｏｒ?ＣＥＩ??ｍｓ?ｔｏ??｜＜＞＜？?？ｉｓｃｈ—?＾＆豪....

图１．３三种层状晶体结构示意图：（ａ）?Ｐ２型；（ｂ）?０３型；（ｃ）?Ｐ３型［９］??

?第一章绪论???释ａ?？?？?°??００?Ｔ〇〇?ＪＳｂｊｇｆＡ??？－，?Ｗ＾ｍａＳｋ．?〇?卜??ｏ?〇?〇?ｉｔＷ＾ｂ??Ｓ５Ｉ?Ｗ＾＆ａ?Ｊｌ邮??？－？ｂ?６￣６?ｏ??图１．３三种层状晶体结构示意图：（ａ）?Ｐ２型；（ｂ）?０３型；（ｃ）?Ｐ３型［９］??Ｖａａｌｍ....

图１．５三种磷酸盐的晶体结构示意图：（ａ）橄榄石型ＬｉＦｅＰ〇４；?（ｂ）磷铁钠矿相??ＮａＦｅＰ０４；?（ｃ）?ＫＦｅＰ０４２６，?２７

?第一章绪论???（珏）?（ｂ）?ＰＤ４，ｔｅｔｒ３ｈｅｄｒ３?ＦｅＯ，?ｐｏｌｙｈｅｄｒａ??［圓?＿Ｓｌ?ｐｗ??一ｉ?■ｆｅＪｊｊｆｆｌＲＳＬ＇?！?急??Ｔｉｆｆ?ｗｗ??图１．５三种磷酸盐的晶体结构示意图：（ａ）橄榄石型ＬｉＦｅＰ〇４；?（ｂ）磷铁钠矿相??ＮａＦｅＰ０....

本文编号：4004983