水基鈉離子電池負極材料NaTi2(PO4)3的制備與電化學機理的研究.pdf

1、近年來，可再生能源在世界范圍內(nèi)得到迅猛發(fā)展，而大規(guī)模儲能技術(shù)是代替可再生能源，并且進行發(fā)電技術(shù)的關(guān)鍵核心。由于鈉資源相對豐富，水基鈉離子電池被認為是新一代電池的最佳選擇。而水基鈉離子電池使用無機鈉鹽水溶液作為電解質(zhì)溶液，可以從根源上消除安全隱患，它具有易組裝、價格低廉、綠色能源、功率高的優(yōu)勢。因此本論文以負極材料NaTi2(PO4)3為研究對象，優(yōu)選最佳合成條件，同時進行適當?shù)母男匝芯浚⒁訬aTi2(PO4)3為水基鈉離子電池負極材料

2、，研究其電池的電化學性能。
　　1、溶膠-凝膠法合成了NaTi2(PO4)3負極材料。將前驅(qū)體經(jīng)不同煅燒溫度600℃，700℃，800℃，900℃的處理，700℃顯示為最佳合成溫度。在此溫度下合成的NaTi2(PO4)3負極材料的相組成更純。不同溫度下的材料在1mol/L Na2SO4的水溶液里，進行循環(huán)伏安測試對比，700℃下的材料有更好的循環(huán)可逆性，其氧化還原峰也最強。1mol/LNa2SO4的水溶液里電化學性能比較好，其在溶

3、液中的電化學行為也與文獻中報道的相似。
　　2、采用自組裝合成了分層多孔狀的NaTi2(PO4)3材料，材料的電化學性能用循環(huán)伏安曲線和充放電曲線來描述。與參照樣品對比，本電極材料的電化學性能測試結(jié)果最佳。本材料的擴散系數(shù)為10-12-10-13cm2/s數(shù)量級,大于兩種參照樣品的擴散系數(shù)數(shù)量級。分層多孔狀的NaTi2(PO4)3材料在1C電流密度下比容量為129.4mAh·g-1，電流密度2C下獲得比容量為114mAh·g-1。

4、本材料在電流密度2C下交替循環(huán)300周之后，可以獲得穩(wěn)定的比容量92mAh·g-1，庫倫效率接近100℅。通過電化學的測試顯示出其具有良好的充放電性能和較高的充電比容量，并且該材料具有非常好的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　3、采用簡易的方法合成了核-殼復合結(jié)構(gòu)有序陣列的NaTi2(PO4)3材料，本材料與參照樣品對比，用循環(huán)伏安測試和充放電測試對材料進行了表征。對該種材料進行了交流阻抗測試，其測試結(jié)果顯示核-殼復合結(jié)構(gòu)有序陣列的NaTi2(P