金属氧化物/碳钠离子电池复合负极材料的制备与电化学性能研究

发布时间：2024-02-03 02:48

　　随着化石燃料储量耗竭与环境问题日益严峻,发展绿色能源体系变得尤为重要。在诸多体系中,锂离子电池因能量密度高,循环寿命长等优点被广泛应用于社会的方方面面。但是,锂资源的短缺性与分布不均匀性限制了锂离子电池在规模化储能领域的应用。钠离子电池与锂离子电池性质相似,同时钠资源储量丰富、成本低廉,因此其在规模化储能领域拥有更大优势。同锂离子电池一样,优良的负极材料对钠离子电池性能影响重大。在过渡金属氧化物类负极材料中,氧化铁理论容量高、价格低廉且环境友好,具有巨大发展潜力。然而,氧化铁的剧烈体积变化与较差的导电性制约着氧化铁材料的发展,阻碍着其在钠离子电池负极材料领域的应用。基于此背景,本文合成了氧化铁与石墨烯的新型复合负极材料。(1)实验通过改良的Hummers法合成氧化石墨烯,之后采用水热法一步制备了 Fe203/RGO复合材料,研究其储钠性能。经过表征与研究,发现Fe203/RGO复合材料中Fe203颗粒呈现空心椭球状结构,均匀负载在石墨烯片层上。Fe203/RGO复合材料的储钠性能相比纯Fe203得到较大提升。其中FRG-3在电流密度50 mA·g-1下循环50次后容量保留仍有224.8...

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１钠离子电池工作原理图［１０］??．?１－１ｅ?ｗｏｒｉｎｒｎｃｌｅ?ｏｆ?ｓｏｕｍ－ｉｏｎ?ｂａｔｔｅｒｉｅｓ［１０】??

１．２．２钠离子电池工作机理??钠离子电池的结构与传统二次电池类似，都由正负两极、电解液以及隔膜构成，??其工作原理如下图１－１所示。电池处于充电状态时，钠离子从正极脱嵌经过电解液嵌??入负极，同时电子经外电路由正极流向负极；电池处于放电状态时，钠离子从负极脱??嵌经电解液嵌入正....

图１－２?（ａ）石墨的储锂与储钠性能对比（ｂ）在ｅｔｈｅｒ基电解液中的储钠性能（ｃ）在ｄｉｇｌｙｍ基电??解液中的储钠性能（ｄ）石油焦炭的储钠性能??Ｆｉｇ．?１－２?（ａ）?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｌｉｔｈｉｕｍ?ｓｔｏｒａｇｅ?ａｎｄ?ｓｏｄｉｕｍ?ｓｔｏｒａｇｅ?ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ?ｏｆ?ｇｒａｐｈｉｔｅ?（ｂ）?Ｔｈｅ??ｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ?ｏｆ?ｓｏ?

入石墨现象。到２０１４年，Ａｄｅｌｈｄｍ［１９：ｌ等通过共嵌法在二甲醇二甲醚中同样将钠离子??嵌入石墨，可逆比容量为ｌＯＯｍＡｈ?ｇ－１。后一年，Ｋａｎｇ［２Ｇｌ等使用乙二醇二甲醚等混合??溶剂亦将钠离子嵌入石墨中，可逆容量达到１５０ｍＡｌｒｇ＿ｌ，两者如图１－２中ｂ、ｃ所示。?....

图１－５不同合金材料做钠离子电池负极的充放电曲线（ａ）?Ｓｎ／Ｃ?（ｂ）?Ｓｂ／Ｃ?（ｃ）?ＳｎＳｂ／Ｃ?（ｄ）??

??近８０?％，见图１－５中ｃ所示。??近几年来，单质Ｐ作为钠离子电池负极也愈加火热。Ｐ与Ｎａ合金化反应形成Ｎａ３Ｐ，??其理论容量可达ＩＧＯＯｍＡｈ?ｇ－１。Ｌｅｅ［３５１与Ｙａｎｇ［３６】等人报道了?Ｐ负极在钠离子电池上的??性能，图１－５中ｄ为其充放电曲线。实验发现，将红磷....

图１－８几种磷酸盐与有机材料作为钠离子电池负极充放电曲线图（ａ）?Ｎａ３Ｆｅ３（Ｐ０４）４?（ｂ）??Ｎａ３Ｆｅ３（Ｐ〇４）４?（ｃ）?Ｎａ２Ｃ８Ｈ４〇４?（ｄ）?Ｎａ４Ｃ８Ｈ２〇６??

如何提高材料的导电性是解决有机化合物实用化的关键问题。在２０１２年，胡等研??究了苯二甲酸二钠（Ｎａ２Ｃ８Ｈ４０４）的钠离子电池负极性能。研究发现其比容量达２５０??ｍＡｈ．ｇ－１，循环性能良好，充放电曲线如图１－８中ｃ所示。在２０１４年，陈军［５９】等对??Ｎａ４Ｃ８Ｈ２０６的....

本文编号：3893584