【摘 要】
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锰基正极材料凭借其较高的比容量、丰富的资源以及对环境污染相对较小等优点成为了钠离子电池中研究最多的正极材料之一。经过这些年的研究,锰基正极材料的电化学性能有了一定的提升,但在高电压或者高电流下的电化学性能还有很大的提升空间。因此,本文以锰基正极材料为主要研究对像,通过表面包覆、优化制备过程、元素掺杂等方法来优化其在钠离子电池中的电化学性能。（1）将固相法制备Na0.44MnO2微米棒状材料作为基体
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锰基正极材料凭借其较高的比容量、丰富的资源以及对环境污染相对较小等优点成为了钠离子电池中研究最多的正极材料之一。经过这些年的研究,锰基正极材料的电化学性能有了一定的提升,但在高电压或者高电流下的电化学性能还有很大的提升空间。因此,本文以锰基正极材料为主要研究对像,通过表面包覆、优化制备过程、元素掺杂等方法来优化其在钠离子电池中的电化学性能。（1）将固相法制备Na0.44MnO2微米棒状材料作为基体材料,以沉淀法制备了不同量In2O3包覆的Na0.44MnO2微米棒状材料。然后,对比分析了未包覆的Na0.44MnO2和不同量In2O3包覆的Na0.44MnO2的结构、形貌和宽电压（2-4.5 V）内的电化学性能,探究出了最佳的In2O3包覆量。结果表明In2O3与Na0.44MnO2的质量比为1:99时电化学性能最好。当电流密度为1 C(1 C=121 m A g-1)时,最高可获得108.1 m Ah g-1的高放电比容量,经过400次循环后,容量保持率高达86.7%,即使在10 C的电流密度下,仍然可以获得63.7 m Ah g-1的高放电比容量。这些数据都远高于未包覆的Na0.44MnO2,表明适量的In2O3的包覆可以有效地提高Na0.44MnO2电极材料的电化学性能。（2）通过溶剂热-煅烧法制备了Na0.67Mn0.65Ni0.2Co0.15O2（NMNCO）正极材料,此外,通过在溶剂热过程中添加不同的表面活性剂（SDS、PVP、CTAB）进一步优化材料的制备过程,优化Na0.67Mn0.65Ni0.2Co0.15O2正极材料的性能。然后对比分析了这些材料结构、形貌特征和储钠性能。所得数据表明,以PVP作为表面活性剂制备的Na0.67Mn0.65Ni0.2Co0.15O2（NMNCO-PVP）拥有最均匀的形貌和最优秀的电化学性能。在0.1 C(1 C=240 m A g-1)的电流密度和1.5-4.3 V的电压区间下,NMNCO-PVP的首次放电比容量高达171 m Ah g-1。经过100次循环后,放电比容量仍可以保持116 m Ah g-1。此外,当电流密度提升至5 C时,依然拥有55.5 m Ah g-1的放电比容量。这些数据都远超于未添加表面活性剂制备的NMNCO。因此,在制备过程中加入合适的表面活性剂可以很好地改善Na0.67Mn0.65Ni0.2Co0.15O2的电化学性能。（3）通过溶剂热-煅烧法制备了不同量Mg掺杂的Na0.67Mn0.75Ni0.25O2正极材料,探究了Na位Mg掺杂对Na0.67Mn0.75Ni0.25O2材料的形貌和储钠性能的影响。结果表明,当Na与Mg的摩尔比为0.47:0.1时储钠性能最佳。在20 m A g-1的电流密度和1.5-4.3 V的电压区间下,Na0.47Mg0.1Mn0.75Ni0.25O2拥有213 m Ah g-1的高放电比容量,即使在500 m A g-1的高电流密度下,依然存在88 m Ah g-1的放电比容量。这些数据都远高于未掺杂的Na0.67Mn0.75Ni0.25O2。因此,适量的Mg掺杂可以在一定程度下提高Na0.67Mn0.75Ni0.25O2的储钠性能。
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