钠离子电池层状电极材料的制备及性能研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:csj123
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着世界经济的不断发展,传统能源的清洁利用和清洁能源的大量应用愈来愈紧迫地需求一种性能优异的储能器件。具有和锂离子电池相似物化性质的钠离子电池,凭借资源丰富、环境友好且能量密度较高的优势,引起了人们的广泛关注和研究。在钠离子电池的研究中,如何得到性能优异的电极材料是一个尤为关键的问题。基于此,本论文主要设计了两种钠离子电池电极材料,具体分为四个工作部分,总结如下:(1)第一种为 P2-Na0.67Ni0.3Mn0.7xTixO2(x=0,0.1,0.2)正极材料。我们对Na+/Vacancy有序分布的Na0.67Ni0.3Mn0.7O2材料进行不同含量的钛元素取代,通过循环伏安曲线和电化学测试,并加以选区电子衍射(SAED)表征,发现P2相层状材料中Na+/Vacancy的占位分布不仅与取代金属理化性质和取代量有关,而且过多的金属取代会导致有序分布的超结构再现。基于此规律,我们得到了无序材料P2-Na0.67Ni0.3Mn0.6Ti0.1O2,其在1C的倍率下循环200圈依旧保持着80 mAh/g左右的容量。(2)相变是伴随着层状材料中锂或钠离子脱嵌而产生的一种行为。相转变所带来的结构不可逆变化会使得电极材料在循环过程中极易出现颗粒粉化、晶体裂痕等现象,加之电解液与表面的副反应,从而导致材料容量衰减。我们通过对上述三种材料进行不同充放电状态下的球差校正的透射电镜(STEM)表征和不同循环圈数的透射电镜(TEM)表征以及电化学交流阻抗谱测试(EIS),证实了高压下P2-Na0.67Ni0.3Mn0.6Ti0.1O2会形成一种高度可逆的中间相,同时钛的取代使得材料具有了更加稳定的表面,从而保证了材料在长循环过程中具有更高的容量保持率。(3)由于P2相材料中钠含量较少,加之常用的碳材料负极存在首效限制,因此其在全电池中的应用仍然存在很大限制。基于文献调研,我们设计了一种层状氧化物材料P2-Na0.67Co0.35Fe0.15Mn0.45O2,由于该材料存在两个具有明显电势差的氧化还原区域,因此既可以作为正极也可以作为负极。作为正极材料时,平均电压约为2.8 V,首周容量可达120 mAh/g以上,0.5 C下循环100圈容量保持在100 mAh/g以上。作为负极材料时,平均电压约为1.3 V,0.1 C下循环200圈容量保持在90 mAh/g以上。同时通过恒电流间歇滴定技术(GITT),得知该材料的钠离子扩散系数为1.0×10-10 cm2/s水平,明显优于03相材料。以该材料作为正负极组装的对称全电池,平均电压约为1.5 V,0.1 C下可逆容量可达70mAh/g以上。(4)与半电池不同,在全电池中,单位面积负极和正极的容量比(N/P)、电解液的种类、是否含有添加剂等都是影响全电池性能的重要因素。以P2-Na0.67Co0.35 Fe0.15Mn0.4502组装的对称全电池为研究对象,我们测定了其在不同 N/P比下和三种电解液 PC:EC(1:1)/NaC104、PC(2%FEC)/NaC104、PC(5%FEC)/NaPF6中的电化学性能。通过筛选,在N/P比约为1.6时,以PC(5%FEC)/NaPF6为电解液,该对称全电池性能达到最优,首周容量约为85 mAh/g,50圈循环之后容量保持在70 mAh/g以上。
其他文献
<正> 一、前言多聚甲醛为含甲醛大于95%的高固分含量的甲醛。本身为固体,故利于贮存和运输。使用时,在适当温度下则变成气体高浓度甲醛,非常适于代替甲醛进行各种反应生成高
目的:观察丙泊酚对鞘内注射吗啡所致瘙痒大鼠脊髓膨大中胃泌素释放肽受体(gastrin-releasing peptide receptor,GRPR)的影响,并探讨其缓解瘙痒的可能作用机制。方法:将30只造
陈浩德才兼备,还是个情种,交游范围广,朋友遍天下,包括福彭、弘晓。《生香书屋诗集》别具史料价值,惜乎其中未留雪芹踪迹。某些人不见于诗集,不等于跟作者从未亲身接触过。陈
在测量高频系统基本参数的基础上,对合肥同步辐射储存环高频腔的大失谐角工作模式进行了分析,指出其不合理性和危害性,提出并成功地试验了投入控制环路,在高腔压、最佳 谐角上玫
以活细胞百分比,分裂指数和微核率为生物学终点研究了γ射线对SMMC-7721肝癌细胞的剂量效应和时间效应,结果表明,活细胞百分比与剂量之间存在一定的相关性,0.68,6.8,136Gy辐照的细胞其活细胞百分比与修复
对吸附法制备的TiHx进行升温加热处理,发现温度大于343℃时样品中用H才有明显的释放现象,对在343℃下保温不同时间间隔的样品,用3MeV^4He弹性前冲测量法得出了样吕表面H的深度分布和含量,发现表面的C沾
论述了以仪器中子活化分析技术为检测手段的地气测量技术在双流-成都-德阳隐伏断裂带上的研究成果,地气异常主要出现在隐伏断裂的正上方,其元素组合为W,Sb,La,Sm,Co,K和Na等微量元素和造岩元素。
本文揭示了入世对中等职教的影响,从多个角度阐述了创新对发展中等职教的重要意义和创新的具体做法.
高教版《城市地理学(第二版)》在第一版问世12年后与读者见面,保留了第一版中的基本结构体系,继承了既注重系统介绍城市地理学理论,又关注中国城市发展现实的特色。在原有基
研究目的:运动性骨骼肌损伤(Exercise-induced muscle damage,EIMD)是大负荷运动尤其是离心运动后出现的骨骼肌细胞微细损伤。Ca2+在骨骼肌运动中维持细胞膜两侧生物电位,对