鈦基鈉離子電池負(fù)極材料的合成與表征.pdf

1、得益于較高的能量密度和轉(zhuǎn)化效率，鋰離子電池已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備和電動(dòng)交通工具中。近年來(lái)，可再生清潔能源的迅猛發(fā)展，推動(dòng)了儲(chǔ)能技術(shù)的革新。與鋰離子電池相比，鈉離子電池能量密度略低，但由于其擁有更豐富的資源儲(chǔ)量和更低的成本，成為了當(dāng)下儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。若實(shí)現(xiàn)循環(huán)壽命的突破，它將成為新一代儲(chǔ)能電池的有力競(jìng)爭(zhēng)者。在鈉離子電池負(fù)極體系中，鈦基鈉離子電池負(fù)極材料多為嵌入式反應(yīng)機(jī)理，擁有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、體積變化較小、種類繁多等優(yōu)勢(shì)，但此類

2、材料通常本征電導(dǎo)率較低，循環(huán)和倍率性能仍有待提高。本論文重點(diǎn)圍繞鈦基鈉離子電池負(fù)極材料中的Na2Ti3O7和P2型Na0.66[Li0.22Ti0.78]O2進(jìn)行了制備與改性的研究。
　　第一章首先介紹了鈉離子電池的發(fā)展歷程、工作原理和關(guān)鍵組成部分。另外，還對(duì)鈉離子電池的正負(fù)極材料進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。重點(diǎn)介紹了幾類脫嵌反應(yīng)機(jī)理的正負(fù)極材料，并結(jié)合其發(fā)展近況論述了本文的研究背景與選題思路。
　　第二章介紹了本論文中所使用的試劑材

3、料以及儀器設(shè)備，并詳細(xì)說(shuō)明了鋰/鈉鋰離子電池的組裝方法及電化學(xué)性能測(cè)試。
　　第三章采用一種簡(jiǎn)單的濕化學(xué)工藝路線，成功地制備出了鈦基鈉離子電池負(fù)極材料:原位碳網(wǎng)絡(luò)復(fù)合的Na2Ti3O7。與傳統(tǒng)的水熱法和固相反應(yīng)法相比，該方法條件更加溫和，并能充分利用原料鈦酸四丁酯中的有機(jī)官能團(tuán)，無(wú)需添加額外的碳源，即可在材料表面獲得均勻的原位碳網(wǎng)絡(luò)。原位碳網(wǎng)絡(luò)的存在，顯著提高了材料的循環(huán)和倍率性能。
　　第四章采用第三章的方法，成功地制備出

4、了另一種鈦基鈉離子電池負(fù)極材料:原位碳網(wǎng)絡(luò)復(fù)合的Na0.66[Li0.22Ti0.78]O2。通過(guò)優(yōu)化通氣速率與煅燒溫度，解決了由于管式爐在高溫下漏氣而導(dǎo)致產(chǎn)物無(wú)法殘?zhí)嫉膯?wèn)題，成功在材料表面獲得了原位碳網(wǎng)絡(luò)。此外，本章還對(duì)該材料首次放電容量的構(gòu)成進(jìn)行了分析。最后，為了進(jìn)一步提高材料電子導(dǎo)電性，我們對(duì)材料開(kāi)展了碳包覆以及與碳納米管的復(fù)合探索，發(fā)現(xiàn)改性后樣品在首次庫(kù)倫效率維持不變，但其倍率性能顯著提高，各倍率下比容量均提高了10 mAh g