NaMnO2鈉電池正極的改性及其性能的研究.pdf

1、在本論文中對鈉離子電池和鋰離子電池兩種電池展開了認真的研究與描述，同時，也對已經(jīng)發(fā)表出來的鈉離子電池材料文獻進行歸類整理而且還對其詳細的介紹。在文章中對已經(jīng)研制出來的鈉離子電池正極材料它們的優(yōu)缺點展開了全面討論分析，進而引出了本論文的研究重心：利用含各種過渡金屬陽離子材料，對已經(jīng)成功研制出來電池正極材料進行摻雜改性，提高了鈉離子電池正極材料的導(dǎo)電率，而且還增加鈉離子在電極充放電過程中的傳導(dǎo)率，從而達到了使制備出來的電極材料具有更優(yōu)異的化

2、學性能。
　　主要內(nèi)容包括：
　　(1)介紹了P2型Na0.66Ni0.33Mn0.67-xMoxO2(x=0,0.03,0.05和0.07)改性材料，其通過固相燒結(jié)法制備合成出來，并且成功地將制備出來的正極活性材料來用于組裝鈉離子電池。通過XRD譜圖可以看出，Mo6+離子已經(jīng)成功的摻雜到層狀的鈉-鎳-錳體系中，而且 P2型晶體結(jié)構(gòu)并沒有因為摻雜而改變。對比未改性料， Mo6+離子成功的摻雜到層狀的鈉-鎳-錳體系中能夠改良電

3、池正極材料在充放電循環(huán)過程中容量保持率。此外，在3.0至3.2V的電壓區(qū)間上可以明顯的觀察到一個額外的充放電平臺，這證明在嵌入和脫嵌過程中Na+/空穴的結(jié)構(gòu)排列穩(wěn)定得到了有效的控制。當摻雜量x=0.05時，即Na0.66Ni0.33Mn0.62Mo0.05O2，電池在34 mA/g的電流密度、3.6V的電壓下，初始充分電容量可以達到112 mAh/g的放電容量。并且，在50次充放電循環(huán)后，組裝出來的電池還能有88％的容量保持率。通過 E

4、IS證明鉬離子摻雜能夠有效改善鈉離子在充放電傳輸過程中受到的位阻效應(yīng)，也可以降低不可逆的充放電損失量。
　　(2) P2型層狀氧化物被認為是最有潛力的鈉離子電池正極材料，并且到目前為止有著很多種化合物體系被學者研究。對P2型層狀氧化物的混料時間、合成時燒結(jié)溫度、調(diào)節(jié)爐子的升溫機制、材料形貌結(jié)構(gòu)和電化學性能的詳細研究仍然是為數(shù)不多的。在第四章中，會對P2型NaxNi0.22Co0.11Mn0.66O2正極材料的各種性能進行測試，研究

5、出合成時燒結(jié)溫度對其正極形貌結(jié)構(gòu)還有電化學性能的影響。還有不同的煅燒溫度對材料的結(jié)構(gòu)會有很大的影響，例如，在700oC時材料會呈現(xiàn)出P3型，在750oC時表現(xiàn)出的是P2/P3混合型，而在800~900oC之間燒結(jié)出的電極材料就是P2型。P3型電極材料組裝成半電池時，其恒流充放電循環(huán)的初始比容量也表現(xiàn)出很好的儲能能力，但是在經(jīng)過很多次的充放電循環(huán)后，電池的容量會下降的很快，容量穩(wěn)定性也表現(xiàn)的較低。相對比之下， P2型NaxNi0.22Co

6、0.11Mn0.66O2純相，雖然恒流充放電循環(huán)的初始比容量不高，但是其循環(huán)穩(wěn)定性好，并且良好的充放電速率、高庫倫效率和較高的放電容量（117 mAh/g）。
　　(3)電極材料中存在Ni2+/Ni4+的氧化還原反應(yīng)，所以P2型Na2/3Ni1/3Mn2/3O2有著較高的工作電壓。然而，電池在充電到4.5 V之后，Na//Na2/3Ni1/3Mn2/3O2這種體系組成的鈉離子電池它的放電容量會很快衰減。因此在低于3.8V以下的潛在

7、區(qū)間，有效可逆容量被限制在80 mAh/g。在第五章中，介紹鈦摻雜Na2/3Ni1/3Mn2/3-xTixO2作為正極材料組成的電池體系的制備方法和電化學性能。我們測試得出，Na2/3Ni1/3Mn1/2Ti1/6O2正極材料組成的電池體系在3.7V的工作電壓下可逆容量可以達到129mAh/g。硬碳// Na2/3Ni1/3Mn1/2Ti1/6O2電池系統(tǒng)通過計算得出的大約比容量超過300 W h k/g。對比石墨//LiCoO2鋰電池