鈉離子電池具有鈉資源豐富、環(huán)境友好、價格低廉等優(yōu)點,在大規(guī)模儲能和便攜式電源等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。目前鈉離子電池的研究尚處于初期階段,與現(xiàn)有的鋰離子電池相比還存在差距,有極大的提升空間。負(fù)極材料是電池性能的關(guān)鍵決定因素之一,直接影響鈉離子電池的綜合性能。鈦基化合物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、資源豐富,成為當(dāng)前鈉離子電池負(fù)極材料研究的熱點。其中,磷酸鈦鈉（NaTi2（PO4）3）具有比容量大、充放電平臺略高于水的析氫電位等優(yōu)點,是極具潛力的水系鈉離子電池負(fù)極材料;鈦酸鈉（Na2Ti2O5）成本低廉、比容量大、電壓平臺低,是有機(jī)電解液鈉離子電池非碳負(fù)極材料的首選。本論文通過水熱合成等方法,直接在金屬鈦片上制備NaTi2（PO4）3納米線陣列和Na2Ti2O5@C納米管陣列,并分別用于水系和有機(jī)系鈉離子電池,充分利用納米陣列在電子/離子輸運方面的動力學(xué)優(yōu)勢,提升電極和器件性能。主要研究內(nèi)容如下:1.用厚度為50 μm的商用鈦片作為集流體和鈦源,通過水熱合成法,在鈦片上制備出長度為10-15μm,直徑為50-100nm的NaTi2（PO4）3納米線束狀陣列。三維納米線陣列結(jié)構(gòu)有利于充放電過程中材料的電子傳輸... 

【文章來源】：武漢理工大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

水系鈉離子電池的反應(yīng)原理示意圖

圖 1-2 水的電化學(xué)窗口與常見鈉離子電池電極材料及其電極電勢[22]如圖 1-2 所示，由水的電化學(xué)窗口為 1.23V，為了降低析氫吸氧等副反應(yīng)的干擾，正、負(fù)極材料的電極反應(yīng)最好在水的電化學(xué)窗口內(nèi)。這樣就使得很多高電壓的正極材料和一些低電壓的負(fù)極材料不能用于水系鈉離子電池體系。此外由于鈉離子半徑較大（0.102nm），使得嵌入反應(yīng)較難，活性材料的利用率低下，嵌入過程中容易引起材料主體晶格形變，致使其結(jié)構(gòu)坍塌，從而影響材料的循環(huán)穩(wěn)定性[22]；鈉鹽化合物一般在水溶液中的穩(wěn)定性能較差，還有些材料容易在水中溶解。由于這些原因限制了水系鈉離子電池的選擇，使適用于水系鈉離子電池的材料不多。1.2.3.1 水系鈉離子電池正極材料Na0.44MnO2作為常見的水系鈉離子正極材料研究較早，在 2008 年 Sauvag[23]等人將其作為鈉離子傳感器，首次報道了其在水溶液中的電化學(xué)行為。研究發(fā)現(xiàn)Na0.44MnO2在 1 M 的 NaNO3溶液中有三對氧化還原峰，能夠可逆的嵌入和脫出

益增長的能源需求，能連接可持續(xù)能源（如風(fēng)能網(wǎng)儲能系統(tǒng)受到高度的重視。盡管鋰離子電池技高的能夠滿足大規(guī)模儲能系統(tǒng)的需求，但由于制了鋰離子電池在智能電網(wǎng)中的儲能體系的應(yīng)用離子電池是當(dāng)今社會研究的重點。鈉離子電池性能，資源儲量豐富、價格低廉和易于開采等優(yōu)子電池應(yīng)用在大規(guī)模儲能體系中的觀點越發(fā)明電池的研究論文越來越多，各種正負(fù)極材料和電池的電化學(xué)性能有顯著的提高，盡管如此，鈉離能量密度、功率密度、電化學(xué)穩(wěn)定性和安全上的液鈉離子電池的基本原理

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]鈦氧化物作為鋰/鈉離子電池負(fù)極材料的基礎(chǔ)研究[D]. 王偉.北京科技大學(xué) 2016



本文編號：3039362