鈉離子電池正極材料鐵錳酸鈉的摻雜及負(fù)極材料磷酸鈦鈉石墨烯包覆的制備與性能研究.pdf

1、鋰離子電池作為一種可充電二次電池具有高能量密度、長(zhǎng)壽命和安全等優(yōu)點(diǎn)，已成為便攜式電子產(chǎn)品中主要電源設(shè)備。近幾年來(lái)，鈉離子電池由于其原料豐富、價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)成為全球能源研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)，并且在大型儲(chǔ)能設(shè)備如智能電網(wǎng)和電動(dòng)汽車中有良好的應(yīng)用前景。電極材料作為鈉離子電池發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)過(guò)大量研究。其中，正極材料主要分為層狀過(guò)渡金屬氧化物、聚陰離子型化合物等類型，負(fù)極材料主要有碳材料、合金材料和鈦酸鹽等類型。作為正極材料，具有商業(yè)化潛力的層狀過(guò)

2、渡金屬氧化物P2-Na0.67[Fe0.5Mn0.5]O2不僅成本低而且理論容量值很高，但在電化學(xué)循環(huán)過(guò)程中容量衰減速度過(guò)快，循環(huán)穩(wěn)定性差；聚陰離子型化合物NaTi2(PO4)3由于其三維的空間結(jié)構(gòu)具有良好的離子傳輸通道和化學(xué)穩(wěn)定性，是一種理想的負(fù)極材料，但其過(guò)低的電子電導(dǎo)率導(dǎo)致鈉離子在電化學(xué)過(guò)程中傳輸受阻，嚴(yán)重影響電化學(xué)性能。為了提高P2-Na0.67[Fe0.5Mn0.5]O2的循環(huán)穩(wěn)定性和NaTi2(PO4)3的電子電導(dǎo)率，本論文

3、開展了以下的研究工作：
　?。?）利用非電化學(xué)活性金屬元素Zn作為摻雜劑，采用固相反應(yīng)法在P2-Na0.67[Fe0.5Mn0.5]O2基礎(chǔ)上摻雜少量的Zn，成功制備出P2-Na0.67[Fe0.4Mn0.55Zn0.05]O2化合物；再在P2-Na0.67[Fe0.2Mn0.65Ni0.15]O2基礎(chǔ)上用少量的Zn分別替換Fe或Mn金屬元素，采用固相反應(yīng)法合成出系列化合物：P2-Na0.67[Fe0.2Mn0.65Ni0.1Zn

4、0.05]O2、P2-Na0.67[Fe0.1Mn0.7Ni0.15Zn0.05]O2和P2-Na0.67[Fe0.1Mn0.7Ni0.1Zn0.1]O2。通過(guò)XRD、SEM的方法對(duì)合成產(chǎn)物進(jìn)行材料表征，并分別將材料組裝成半電池后進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試。摻雜后的P2-Na0.67[Fe0.5Mn0.5]O2循環(huán)穩(wěn)定性改變不大，但P2-Na0.67[Fe0.2Mn0.65Ni0.15]O2經(jīng)過(guò)摻雜后循環(huán)穩(wěn)定性得到一定的提高。
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