含氧共轭双键化合物的设计合成及其作为锂/钠离子电池负极材料的性能研究
发布时间：2023-02-07 19:02
锂离子电池由于高容量,高能量密度等特有的优点已经成功应用到各种便携设备和电动车上。在锂离子电池负极材料研究中,商业化的石墨负极因为较低的容量难以满足社会对储能设备的要求,而无机负极在锂离子脱嵌过程中往往伴随着严重的体积膨胀,导致容量快速衰减。与此同时,有机负极由于其分子结构可设计,环境友好,成本低廉等优点吸引了研究人员的广泛关注,并且放电后没有明显的体积膨胀现象,因而,我们可以通过官能团的设计和显微形态的调整设计出具有更高容量和倍率性能的电极材料。然而,导电性差、易溶解于电解液和暴露的活性点位有限成为有机材料电化学性能提升的主要挑战。针对有机电极所存在的固有的缺点,本文尝试通过小分子钠盐化的方法抑制其在电解液中溶解,三明治层状结构的设计来加快锂离子的脱嵌速率,活性颗粒纳米化的手段获得更多的活性位点,多孔聚合物骨架的搭建获得优异的循环性能,主要内容如下:(1)为了降低有机羰基负极材料在电解液中的溶解性、以获得优异的循环稳定性能,将易溶于电解液的小分子有机羰基化合物钠盐化,制成不溶于电解液的羧酸钠盐(具体为柠檬酸钠、酒石酸钠、草酸钠和均苯四甲酸钠),实验结果显示,草酸钠、酒石酸钠、柠檬酸钠...
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 锂离子电池发展概述
1.1.1 引言
1.1.2 锂离子电池的组成和工作原理
1.2 锂离子电池无机负极的研究进展
1.3 共轭有机负极的研究进展
1.3.1 有机电极的优势和所遇挑战
1.3.2 共轭有机负极的分类
1.3.3 共轭类有机负极的研究进展
1.4 本论文研究目的、内容及创新性
1.4.1 研究目的与意义
1.4.2 研究的主要内容
1.4.3 论文的创新点
第二章 实验设备、材料和研究方法
2.1 实验设备及仪器
2.2 试剂药品
2.3 材料的制备
2.3.1 羧酸钠盐的预处理
2.3.2 三明治层状4-硝基钇酞菁的合成
2.3.3 MAVA-PcNi的合成
2.3.4 纳米线、纳米棒、块状NTCDA电极的制备
2.3.5 NTCDA电极与粉末在电解液中溶液的配制
2.4 材料结构表征
2.5 材料电化学性能测试
2.5.1 电极的制备及电池的组装
2.5.2 电池的电化学性能测试
第三章 羧酸钠盐衍生化合物作为高性能的电化学储能材料
3.1 羧酸钠盐的结构表征
3.1.1 羧酸钠盐的XRD及 TGA/DTA分析
3.1.2 羧酸钠盐的SEM分析
3.2 羧酸钠盐的电化学性能
3.2.1 羧酸钠盐的首次充放电曲线和CV分析
3.2.2 羧酸钠盐的EIS分析
3.2.3 各种羧酸钠盐的循环及倍率性能分析
3.3 反应机理的分析
3.4 本章小结
第四章 稳定二维三明治层状酞菁化合物作为高性能锂离子电池负极材料
4.1 层状钇酞菁的结构表征
4.2 层状钇酞菁的电化学性能
4.2.1 层状钇酞菁作为锂电负极的电化学性能
4.2.2 TNY-Pc的全电池的测试
4.3 层状钇酞菁的机理分析
4.4 本章小结
第五章 多孔硅藻土复合NTCDA纳米线作为锂离子电池高性能负极材料
5.1 NTCDA的结构表征
5.1.1 NTCDA的红外、TGA/DTA和 XRD测试分析
5.1.2 NTCDA电极SEM分析
5.1.3 NTCDA电极的BET测试分析
5.2 不同形貌的NTCDA的电化学性能
5.2.1 硅藻土的成分及电化学性能
5.2.2 NTCDA的 CV及充放电曲线
5.2.3 NTCDA的 EIS分析
5.2.4 NTCDA的循环和倍率性能分析
5.3 NTCDA的反应机理
5.4 本章小结
第六章 酞菁接枝MA-VA有机框架聚合物的制备及其储锂/钠性能研究
6.1 MA-VA-PcNi的结构表征
6.1.1 MA-VA-PcNi的红外、TGA/DTA和 XRD测试
6.1.2 MA-VA-PcNi电极的SEM分析
6.2 MA-VA-PcNi的电化学性能
6.2.1 MA-VA-PcNi用作锂离子电池负极的电化学性能分析
6.2.2 MA-VA-PcNi用于钠离子电池负极的电化学性能
6.2.3 MAVAPcNi电极的EIS测试分析
6.3 MA-VA-PcNi的反应机理
6.3.1 MA-VA-PcNi的脱嵌锂反应机制
6.3.2 MA-VA-PcNi的脱嵌钠反应机制
6.4 本章小结
第七章 结论
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果
本文编号：3737271
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 锂离子电池发展概述
1.1.1 引言
1.1.2 锂离子电池的组成和工作原理
1.2 锂离子电池无机负极的研究进展
1.3 共轭有机负极的研究进展
1.3.1 有机电极的优势和所遇挑战
1.3.2 共轭有机负极的分类
1.3.3 共轭类有机负极的研究进展
1.4 本论文研究目的、内容及创新性
1.4.1 研究目的与意义
1.4.2 研究的主要内容
1.4.3 论文的创新点
第二章 实验设备、材料和研究方法
2.1 实验设备及仪器
2.2 试剂药品
2.3 材料的制备
2.3.1 羧酸钠盐的预处理
2.3.2 三明治层状4-硝基钇酞菁的合成
2.3.3 MAVA-PcNi的合成
2.3.4 纳米线、纳米棒、块状NTCDA电极的制备
2.3.5 NTCDA电极与粉末在电解液中溶液的配制
2.4 材料结构表征
2.5 材料电化学性能测试
2.5.1 电极的制备及电池的组装
2.5.2 电池的电化学性能测试
第三章 羧酸钠盐衍生化合物作为高性能的电化学储能材料
3.1 羧酸钠盐的结构表征
3.1.1 羧酸钠盐的XRD及 TGA/DTA分析
3.1.2 羧酸钠盐的SEM分析
3.2 羧酸钠盐的电化学性能
3.2.1 羧酸钠盐的首次充放电曲线和CV分析
3.2.2 羧酸钠盐的EIS分析
3.2.3 各种羧酸钠盐的循环及倍率性能分析
3.3 反应机理的分析
3.4 本章小结
第四章 稳定二维三明治层状酞菁化合物作为高性能锂离子电池负极材料
4.1 层状钇酞菁的结构表征
4.2 层状钇酞菁的电化学性能
4.2.1 层状钇酞菁作为锂电负极的电化学性能
4.2.2 TNY-Pc的全电池的测试
4.3 层状钇酞菁的机理分析
4.4 本章小结
第五章 多孔硅藻土复合NTCDA纳米线作为锂离子电池高性能负极材料
5.1 NTCDA的结构表征
5.1.1 NTCDA的红外、TGA/DTA和 XRD测试分析
5.1.2 NTCDA电极SEM分析
5.1.3 NTCDA电极的BET测试分析
5.2 不同形貌的NTCDA的电化学性能
5.2.1 硅藻土的成分及电化学性能
5.2.2 NTCDA的 CV及充放电曲线
5.2.3 NTCDA的 EIS分析
5.2.4 NTCDA的循环和倍率性能分析
5.3 NTCDA的反应机理
5.4 本章小结
第六章 酞菁接枝MA-VA有机框架聚合物的制备及其储锂/钠性能研究
6.1 MA-VA-PcNi的结构表征
6.1.1 MA-VA-PcNi的红外、TGA/DTA和 XRD测试
6.1.2 MA-VA-PcNi电极的SEM分析
6.2 MA-VA-PcNi的电化学性能
6.2.1 MA-VA-PcNi用作锂离子电池负极的电化学性能分析
6.2.2 MA-VA-PcNi用于钠离子电池负极的电化学性能
6.2.3 MAVAPcNi电极的EIS测试分析
6.3 MA-VA-PcNi的反应机理
6.3.1 MA-VA-PcNi的脱嵌锂反应机制
6.3.2 MA-VA-PcNi的脱嵌钠反应机制
6.4 本章小结
第七章 结论
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果
本文编号：3737271
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/boshibiyelunwen/3737271.html