【摘 要】
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近年来,钠离子电池（SIBs）迎来了发展的历史机遇期。设计出具有优越电化学性能的电极材料对钠离子电池实现商业化至关重要。P2-Na2/3Ni1/3Mn2/3O2材料因具有较高的比容量(约173 m Ah·g-1)和工作电压（3.5 V）,成为钠离子电池正极材料的研究热点之一。然而,P2-Na2/3Ni1/3Mn2/3O2电化学稳定性较差,在循环过程中比容量衰减较快。因此,本论文通过阳离子取代与表面
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近年来,钠离子电池（SIBs）迎来了发展的历史机遇期。设计出具有优越电化学性能的电极材料对钠离子电池实现商业化至关重要。P2-Na2/3Ni1/3Mn2/3O2材料因具有较高的比容量(约173 m Ah·g-1)和工作电压（3.5 V）,成为钠离子电池正极材料的研究热点之一。然而,P2-Na2/3Ni1/3Mn2/3O2电化学稳定性较差,在循环过程中比容量衰减较快。因此,本论文通过阳离子取代与表面包覆来提高钠离子电池正极材料P2-Na2/3Ni1/3Mn2/3O2的电化学性能。具体研究内容如下:（1）Ti取代对Na2/3Ni1/3Mn2/3O2材料电化学性质的影响。通过溶胶凝胶法制备了一系列钛取代的Na2/3Ni1/3Mn2/3-xTixO2（x=0～0.5）正极材料,并利用X射线衍射技术探究了钛取代对材料晶体结构的影响;通过循环伏安、恒电流充放电、恒电流间歇滴定等电化学方法研究了钛取代对材料电化学性质、充放电性能及反应动力学的影响。结果发现:当x=0.2时,材料的电化学性能最佳。Na0.67Ni0.33Mn0.47Ti0.2O2在10 m A·g-1的电流密度下可逆容量为118.6 m Ah·g-1,循环50圈后容量保持率为81.2%。（2）TiO2包覆对Na2/3Ni1/3Mn2/3O2材料电化学性质的影响。采用简单的水解法制备一系列不同包覆量的Na2/3Ni1/3Mn2/3O2/xwt%TiO2（x=1～3）材料。通过X射线衍射、循环伏安、恒流充放电、恒电流间歇滴定、交流阻抗等技术研究了TiO2包覆对材料结构性质、电化学行为和充放电性能的影响。结果发现:当TiO2的包覆量为2wt%时,效果最佳。Na2/3Ni1/3Mn2/3O2/2wt%TiO2在10 m A·g-1电流密度下可逆容量为123.6 m Ah·g-1,首圈库伦效率由未包覆材料的73.6%提升至85.5%。（3）Ti取代/TiO2包覆共改性的Na2/3Ni1/3Mn2/3O2材料的电化学性能研究。基于最优钛取代量与最优TiO2包覆量,制备Na0.67Ni0.33Mn0.47Ti0.2O2/2wt%TiO2正极材料,组装钠离子全电池并测试其性能。充放电测试表明全电池的可逆容量为91 m Ah·g-1,工作电压为3.67 V,在10 m A·g-1的电流密度下循环100圈容量保持率为61%本论文的研究结果为提高钠离子电池的镍锰基层状氧化物正极的电化学性能提供了一条有效途径。
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