近些年來,伴隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,能源的消耗日益增大,作為主要能源的石油、天然氣等化石能源儲(chǔ)量急劇減少,并且在燃燒過程中帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染問題,致使全球面臨著嚴(yán)峻的能源危機(jī)和環(huán)境污染等問題。近幾十年來,鋰離子電池的研究已經(jīng)取得極大進(jìn)展并且商業(yè)化,但有限的鋰資源使得鋰離子電池的價(jià)格居高不下。為了滿足大規(guī)模儲(chǔ)能器件的要求,需要研發(fā)兼具價(jià)格低廉及高能量密度的其他二次儲(chǔ)能電池。由于鈉資源在全球分布廣泛、儲(chǔ)量豐富、成本較低,并且鈉具有與鋰相似的理化性質(zhì),因此,鈉離子電池以及其他儲(chǔ)鈉元件有希望取代鋰離子電池成為下一代高性能二次儲(chǔ)能電池。本論文以開發(fā)合適的儲(chǔ)鈉電極材料為目標(biāo),并且進(jìn)一步研究了所制備電極材料的電化學(xué)性能和熱安全性能。我們首先概述了鋰離子電池的發(fā)展歷程,然后介紹了鈉離子電池的組成結(jié)構(gòu)和工作原理,并對(duì)當(dāng)前鈉離子電池正、負(fù)極材料的研究熱點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)。此外,我們介紹了硒作為電池電極材料的研究進(jìn)展。第二章中,我們簡單介紹了電極材料制備過程中所用到的儀器,詳細(xì)闡述了靜電紡絲裝置和C80微量量熱儀,并對(duì)實(shí)驗(yàn)中所用的各種表征手段進(jìn)行了簡單介紹。第三章中,我們利用靜電紡絲技術(shù)制備了聚合物納米纖維薄膜,經(jīng)過... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

8650型號(hào)的鈉離子電池

１９８０年，Ｄｅｌａｍａｓ等人首次提出了嵌鈉的層狀氧化物概念，用ＮａｘＭｅ０２表??示，Ｍｅ為過渡金屬元素，如Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｔ丨等。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同可將層狀??過渡金屬氧化物劃分為４種結(jié)構(gòu)，如圖１．４所示，其中，０３和Ｐ２相結(jié)構(gòu)在高溫??下仍能保持穩(wěn)定。０３型層狀氧化物（ａ－ＮａＦｅ〇２、ａ－ＮａＭｎ０２、ＮａｔＦｅ＾ＭｍｄＣｈ、??ＮａＣｒ０２）中，Ｍｅ０２層中的氧依次按照ＡＢ、ＣＡ、ＢＣ的順序排列，過渡金屬離子??占據(jù)八面體間隙位，Ｍｅ〇２層與層之間的位置則被鈉離子占據(jù)。在充電狀態(tài)下鈉??離子從Ｍｅ０２層間脫出，０３型氧化物將會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)椋校承脱趸铩Ｔ冢校承脱趸??中，Ｍｅ０２層中的氧排列順序?yàn)椋粒隆ⅲ拢�、ＣＡ�?Ｍｅ０２層與層之間也由八面體間??隙變?yōu)槿庵g隙，鈉離子仍占據(jù)間隙位置。Ｐ２型層狀氧化物（Ｎａａ６Ｍｎ０２、??５??

Ｔｉ、Ｖ等，Ｘ為Ｐ、Ｓ、Ｓｉ等，目前，研究較多的聚陰離子材料有ＮａＦｅＰ０４、ＮａＶ２（Ｐ〇４）３。??其中，ＮａＶ２（Ｐ０４）３是一種典型的ＮＡＳＣ丨ＯＮ化合物，具有獨(dú)特的三維開放的離子??通道，結(jié)構(gòu)示意圖如圖１．６所示，Ｐ〇４四面體與Ｖ０６八面體構(gòu)成三維骨架結(jié)構(gòu)，??鈉離子可占據(jù)骨架間空隙中的Ｎａｌ和Ｎａ２兩種位點(diǎn)。ＮａＶ２（Ｐ０４）３的獨(dú)特結(jié)構(gòu)使??其在嵌、脫鈉的過程中具有良好的離子導(dǎo)電性和較小的體積變化，并且有較高的??充放電平臺(tái)，是一種發(fā)展前景可觀的鈉離子電池電極材料之一。??ｌ?？?ａ??圖１．６不同視角下ＮａＶ２（Ｐ〇４）３的結(jié)構(gòu)示意圖［１０］??普魯士藍(lán)類化合物作為儲(chǔ)鈉正極材料，化學(xué)式為ＮａｘＭ［Ｆｅ（ＣＮ）６］ｙ，?Ｍ為Ｆｅ、??Ｃｏ、Ｎｉ等。近年來，普魯士藍(lán)類似物作為可充電電池的電極材料得到了深入的??研宄，由Ｆｅ－ＣＮ－Ｍ鏈構(gòu)成的三維骨架中心的立方體間隙可以儲(chǔ)存鈉離子。Ｙａｎｇ??等人制備的單晶ＦｅＦｅ（ＣＮ）６納米顆粒作為正極材料，圖１．７是ＦｅＦｅ（ＣＮ）６在鈉離??子電池中的氧化還原過程，首先一個(gè)鈉離子插入ＦｅｍＦｅｍ（ＣＮ）６將其還原成??ＮａＦｅｍＦｅｎ（ＣＮ）６


本文編號(hào)：2926046