錳基鈉離子電池電極材料的制備與性能研究.pdf

1、密級桂林電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文題目錳基鈉離子電池電極材料的制備與性能研究（英文）（英文）StudyonSynthesisPerfmanceofManganesebasedMaterialfNaionBatteries研究生學(xué)號:1310302006研究生姓名:劉元平指導(dǎo)教師姓名、職務(wù)指導(dǎo)教師姓名、職務(wù):顏東亮教授申請學(xué)位門類:工程碩士學(xué)科、專學(xué)科、專業(yè)名稱:材料工程提交論文日期:2016年4月論文答辯日期:2016年6月摘要I摘要摘要

2、隨著新能源產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展和鋰資源的短缺，鈉離子電池作為一種儲能裝置是一種非常有競爭力的鋰離子電池替代產(chǎn)品。特別是近年來電子產(chǎn)品和新能源動力汽車的快速發(fā)展和應(yīng)用對高容量、壽命長、安全性好的二次電池提供了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。電極材料對電池性能的發(fā)揮起著至關(guān)重要的影響，因此開發(fā)出性能好、成本低、安全性好的鈉離子電池電極材料對工業(yè)及社會的進(jìn)步和發(fā)展具有重要的意義。本文針對改善電極材料的電化學(xué)性能做了以下工作：（1）采用改進(jìn)的固相反應(yīng)法合成微米級的N

3、a23MnO2顆粒。研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)n(Na)n(Mn)為0.69時，熱處理溫度為750℃時，可得到單一純相的Na23MnO2。掃描電鏡結(jié)果表明產(chǎn)物為層狀結(jié)構(gòu)，其顆粒由六邊形薄片緊密堆疊而成。Na23MnO2表現(xiàn)出良好的電化學(xué)性能。在180mAg的電流密度下，電極的初始容量為148.8mAhg，100圈后，容量保持率達(dá)到67.7%，并且有良好的倍率性能，在600mAg的電流密度下容量為90mAhg。（2）以廣西地區(qū)最多見的農(nóng)業(yè)廢棄物甘蔗渣為

4、生物模板，采用遺態(tài)法成功制備多級多孔Na23MnO2納米片。產(chǎn)物很好地繼承了甘蔗渣的片狀形貌，而且具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)。在50mAg電流密度下有199.8mAhg的初始容量，在高達(dá)200mAg的電流密度下仍釋放158.6mAhg的容量，200圈后的容量保持率達(dá)到61.4%，表現(xiàn)出良好的容量特性和循環(huán)壽命。（3）以天然棉花纖維為模板在n(Na)n(Mn)為0.48的條件下制備了中空管狀Na0.44MnO2。所得產(chǎn)物由納米棒分級組裝而成，且材

5、料表現(xiàn)為介孔特性，能有效緩沖電極材料在循環(huán)過程中產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)應(yīng)力和體積膨脹。電化學(xué)測試表明：在0.1C倍率下有120.4mAhg的放電容量，循環(huán)300圈后，容量保持率達(dá)93.3%。在5C的倍率下，循環(huán)900圈后，仍保留55.3mAhg的放電容量，具有良好的電化學(xué)性能。（4）采用生物遺態(tài)法以甘蔗渣為生物模板合成了具有介孔結(jié)構(gòu)的片狀MnCo2O4。在有機(jī)系電解液測試表明，介孔片狀MnCo2O4有著更高的比容量、循環(huán)穩(wěn)定性和更低的內(nèi)阻。在100