新型鎂二次電池正極材料FeS 2 和MgMnSiO 4 的制備與性能研究
發(fā)布時間：2020-12-17 11:04
鎂二次電池是以金屬鎂或鎂合金為負極,允許鎂離子進行脫出和嵌入的材料作為正極的二次電池。具有環(huán)境友好、能量密度高、價格低廉、操作安全等特點,在新能源、便攜式電源和大負荷儲能等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。然而,二價鎂離子電荷密度高、極化作用強,在材料中擴散速率比較緩慢,適合其嵌入的正極材料也比較少,是導(dǎo)致鎂二次電池發(fā)展和應(yīng)用緩慢的主要因素。近年來,關(guān)于鎂二次電池正極材料的報道不斷增加,對正極材料的探究和改進一直是鎂二次電池的研究熱點。本文主要開展了對過渡金屬硫化物和聚陰離子型化合物作為鎂二次電池正極材料的研究,并通過摻雜和結(jié)構(gòu)調(diào)控來改善正極材料的電化學(xué)性能。（1）采用簡單的水熱法合成過渡金屬硫化物FeS2,并通過將碳材料（氧化石墨烯（GO）和多壁碳納米管（MWCNTs））對FeS2進行原位摻雜,得到FeS2/rGO和FeS2/MWCNTs復(fù)合材料。水熱反應(yīng)過程可以將氧化石墨烯還原成還原氧化石墨烯（rGO）。通過X-射線衍射（XRD）、掃描電鏡（SEM）、透射電鏡（TEM）、X-射線光電子能譜（XPS）和拉曼...
【文章來源】：遼寧科技大學(xué)遼寧省
【文章頁數(shù)】：62 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
Pellion公司研制的鎂電池與鋰離子電池比能量的比較
圖 1.2 鎂二次電池的工作原理Fig. 1.2 The principle of rechargeable magnesium battery離子在負極上被氧化，在正極材料上被還原，在電池充放電過程中逆移動的鎂離子。并且依靠電解液在充放電過程中對鎂離子進行的電池內(nèi)部所需要的鎂離子。鎂二次電池在其性能方面要比鋰離子電、鉛酸電池等二次電池要優(yōu)異的多，如表 1.1。表 1.1 不同電池體系的比較Table. 1.1 Comparison of secondary battery system鎂二次電池 鎳鎘電池 鉛酸電池 鋰離子電池/負極 Mo3S4/Mg NiOOH/Cd PbO2/Pb Li0.5CoO2/LiC液 Mg(AlCl2BuEt)2/THFKOH 溶液 H2SO4溶液 LiPF6/惰性有劑量（實際）/Wh Kg-1>60 40~60 30~40 120~150量（理論）/Wh Kg-1135 220 170 410
組裝成鎂二次電池體系過程中，也同樣避免不了與電有研究者應(yīng)用一系列的電化學(xué)測試方法，以及結(jié)構(gòu)分質(zhì)溶液體系中金屬鎂的表面薄膜的產(chǎn)生與其電化學(xué)性解液中鎂負極表面都會形成表面膜，其阻礙了金屬鎂脫嵌。在碳酸丙烯酯（PC）以及乙腈（AN）中，表還原所控制，然而在四氫呋喃（THF）中，電解液中面薄膜的生成，并且由于表面膜的產(chǎn)生會使鎂負極的同條件下的鋰負極還要高幾倍）。展現(xiàn)了在非水電解液中較活潑的金屬（鎂、鋰等）表3]�；顫娊饘倥c電解液接觸時，會發(fā)生復(fù)雜的反應(yīng)，金化物（內(nèi)部）以及該金屬的氰化物和碳酸鹽（外部）潑金屬的表面不規(guī)整的鈍化膜發(fā)生電化學(xué)溶解導(dǎo)致表得金屬更多的裸露出來與電解液接觸，繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致表面鈍化膜呈現(xiàn)馬賽克狀。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]鎂二次電池正極材料納米Fe3S4的電化學(xué)性能[J]. 張若然,吳曉梅,曾小勤,鄒建新,丁文江. 無機化學(xué)學(xué)報. 2015(07)
[2]鎂二次電池的研究現(xiàn)狀[J]. 鐘玉菡,叢梓楓,謝菁,何洪. 廣東化工. 2015(12)
[3]鎂二次電池正極材料研究進展[J]. 李艷陽,熊躍,張建民,陳衛(wèi)華. 材料導(dǎo)報. 2015(09)
[4]鎂-過渡金屬復(fù)合物正極材料[J]. 劉渝萍,謝劍,李婷婷,鄧玲,陳昌國,張丁非. 化學(xué)進展. 2014(09)
[5]Mg二次電池正極材料Cu2Mo6S8的合成與表征[J]. 李斐,吳曉梅,曾小勤,張思,蘇昕,鄒建新,丁文江. 無機化學(xué)學(xué)報. 2012(07)
[6]可充鎂電池正極材料研究進展[J]. 鄭育培,努麗燕娜,楊軍,陳強,王久林. 化工進展. 2011(05)
[7]介孔硅酸錳鎂可充鎂電池正極材料的制備及其電化學(xué)性能研究[J]. 努麗燕娜,楊軍,鄭育培,王久林. 無機材料學(xué)報. 2011(02)
[8]鎂二次電池正極材料和電解液研究[J]. 沈健,彭博,陶占良,陳軍. 化學(xué)進展. 2010(Z1)
[9]可充鎂電池有機電解液Mg（SnPh3）2的研究[J]. 焦麗芳,袁華堂,李曉冬,王永梅,曹建勝,高秀玲,趙明. 化學(xué)通報. 2005(09)
[10]水熱法合成MoS2層狀材料及其結(jié)構(gòu)表征[J]. 田野,何俁,尚靜,朱永法. 化學(xué)學(xué)報. 2004(18)
本文編號：2921930
【文章來源】：遼寧科技大學(xué)遼寧省
【文章頁數(shù)】：62 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
Pellion公司研制的鎂電池與鋰離子電池比能量的比較
圖 1.2 鎂二次電池的工作原理Fig. 1.2 The principle of rechargeable magnesium battery離子在負極上被氧化，在正極材料上被還原，在電池充放電過程中逆移動的鎂離子。并且依靠電解液在充放電過程中對鎂離子進行的電池內(nèi)部所需要的鎂離子。鎂二次電池在其性能方面要比鋰離子電、鉛酸電池等二次電池要優(yōu)異的多，如表 1.1。表 1.1 不同電池體系的比較Table. 1.1 Comparison of secondary battery system鎂二次電池 鎳鎘電池 鉛酸電池 鋰離子電池/負極 Mo3S4/Mg NiOOH/Cd PbO2/Pb Li0.5CoO2/LiC液 Mg(AlCl2BuEt)2/THFKOH 溶液 H2SO4溶液 LiPF6/惰性有劑量（實際）/Wh Kg-1>60 40~60 30~40 120~150量（理論）/Wh Kg-1135 220 170 410
組裝成鎂二次電池體系過程中，也同樣避免不了與電有研究者應(yīng)用一系列的電化學(xué)測試方法，以及結(jié)構(gòu)分質(zhì)溶液體系中金屬鎂的表面薄膜的產(chǎn)生與其電化學(xué)性解液中鎂負極表面都會形成表面膜，其阻礙了金屬鎂脫嵌。在碳酸丙烯酯（PC）以及乙腈（AN）中，表還原所控制，然而在四氫呋喃（THF）中，電解液中面薄膜的生成，并且由于表面膜的產(chǎn)生會使鎂負極的同條件下的鋰負極還要高幾倍）。展現(xiàn)了在非水電解液中較活潑的金屬（鎂、鋰等）表3]�；顫娊饘倥c電解液接觸時，會發(fā)生復(fù)雜的反應(yīng)，金化物（內(nèi)部）以及該金屬的氰化物和碳酸鹽（外部）潑金屬的表面不規(guī)整的鈍化膜發(fā)生電化學(xué)溶解導(dǎo)致表得金屬更多的裸露出來與電解液接觸，繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致表面鈍化膜呈現(xiàn)馬賽克狀。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]鎂二次電池正極材料納米Fe3S4的電化學(xué)性能[J]. 張若然,吳曉梅,曾小勤,鄒建新,丁文江. 無機化學(xué)學(xué)報. 2015(07)
[2]鎂二次電池的研究現(xiàn)狀[J]. 鐘玉菡,叢梓楓,謝菁,何洪. 廣東化工. 2015(12)
[3]鎂二次電池正極材料研究進展[J]. 李艷陽,熊躍,張建民,陳衛(wèi)華. 材料導(dǎo)報. 2015(09)
[4]鎂-過渡金屬復(fù)合物正極材料[J]. 劉渝萍,謝劍,李婷婷,鄧玲,陳昌國,張丁非. 化學(xué)進展. 2014(09)
[5]Mg二次電池正極材料Cu2Mo6S8的合成與表征[J]. 李斐,吳曉梅,曾小勤,張思,蘇昕,鄒建新,丁文江. 無機化學(xué)學(xué)報. 2012(07)
[6]可充鎂電池正極材料研究進展[J]. 鄭育培,努麗燕娜,楊軍,陳強,王久林. 化工進展. 2011(05)
[7]介孔硅酸錳鎂可充鎂電池正極材料的制備及其電化學(xué)性能研究[J]. 努麗燕娜,楊軍,鄭育培,王久林. 無機材料學(xué)報. 2011(02)
[8]鎂二次電池正極材料和電解液研究[J]. 沈健,彭博,陶占良,陳軍. 化學(xué)進展. 2010(Z1)
[9]可充鎂電池有機電解液Mg（SnPh3）2的研究[J]. 焦麗芳,袁華堂,李曉冬,王永梅,曹建勝,高秀玲,趙明. 化學(xué)通報. 2005(09)
[10]水熱法合成MoS2層狀材料及其結(jié)構(gòu)表征[J]. 田野,何俁,尚靜,朱永法. 化學(xué)學(xué)報. 2004(18)
本文編號：2921930
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