本文關(guān)鍵詞：鈉離子電池用有機共軛羰基正極材料與希夫堿類負(fù)極材料的制備及性質(zhì)研究

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【摘要】：有機共軛羰基聚合物因具有高理論比容量與電解液中的低溶解性而被用作鈉離子電池正極上;希夫堿類化合物則因具有較低的氧化還原電勢成為新型的儲鈉負(fù)極材料。然而,小分子羰基化合物和小分子希夫堿類化合物在電解液中有較高的溶解度,儲鈉時會引起比容量的嚴(yán)重衰減。利用合適的條件制備相應(yīng)的聚合物材料是改善溶解性問題的有效途徑。將小分子有機化合物與導(dǎo)電性好的碳材料復(fù)合不僅能改善有機材料的導(dǎo)電性,還能有效緩解其溶解性問題。本文主要圍繞共軛羰基化合物和希夫堿類化合物的制備和性能研究,研究內(nèi)容和結(jié)果如下:(1)采用一步縮聚法制備了羰基聚合物聚酰亞胺(PI),進而系統(tǒng)分析了PI作為鈉離子電池正極材料在三種電解液體系(Na PF6/EC:DMC、NaClO4/EC:DMC和NaClO4/EC:PC)中的電化學(xué)性質(zhì),研究發(fā)現(xiàn),由于PI在NaClO4/EC:PC中具有最高的離子電導(dǎo)率,其在Na ClO4/EC:PC中表現(xiàn)出最高的初始比容量(110 mAh g-1)及最優(yōu)的倍率性能。所有電流密度下,PI在NaClO4/EC:PC中的比容量都明顯高于另兩種電解液,當(dāng)電流密度為2C時,其放電比容量為100 m Ah g-1;在大倍率8C時,仍有89 mAh g-1的放電比容量。(2)以水楊醛、乙二胺與乙酸鈷為原料制備了水楊醛基希夫堿鈷配合物(SSB(Co)(Ⅱ)),以此配合物為前驅(qū)體與還原后的氧化石墨烯(rGO)復(fù)合,得到水楊醛基希夫堿鈷/石墨烯復(fù)合物(SSB(Co)(Ⅱ)/rGO)。研究發(fā)現(xiàn),小分子SSB(Co)(Ⅱ)與rGO復(fù)合之后電化學(xué)性能提高明顯,由于SSB(Co)(Ⅱ)分散在石墨烯的三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)中,能大幅度提高SSB(Co)(Ⅱ)的導(dǎo)電性,石墨烯的三維結(jié)構(gòu)將復(fù)合物包覆在其中能加固活性物質(zhì),有效降低小分子有機化合物在電解液中的溶解度。在0.2C時,SSB(Co)(Ⅱ)/rGO的放電比容量可達155 mAh g-1,100圈循環(huán)之后比容量達到136mAh g-1,對應(yīng)的容量保持率為87.7%。1C和2C電流密度時其放電比容量分別為95和76 m Ah g-1,表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率特性。(3)采用兩步法以水楊醛、乙二胺和甲醛為原料制備水楊醛基聚希夫堿化合物(SPSB),并與乙酸鈷配合得到水楊醛基聚希夫堿金屬鈷配合物(SPSB(Co)(Ⅱ))。研究發(fā)現(xiàn),在0.2C時,SPSB放電比容量為181 mAh g-1,循環(huán)100圈后放電比容量達到103 mAh g-1,對應(yīng)容量保持率為57%。在2C、4C與8C下其放電比容量分別為77、64和49 mAh g-1,表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率特性。SPSB(Co)(Ⅱ)與SPSB相比,在不同電流密度下的比容量均得到明顯提高,但是循環(huán)穩(wěn)定性有所下降。在2C、4C和8C下其放電比容量分別為118、95和71mAh g-1,均明顯高于純SPSB。SPSB(Co)(Ⅱ)在第30圈的放電比容量為211 mAh g-1,相比于第2圈的容量保持率只有38.2%。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM912

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 賢景春,哈日巴拉,李瑞延,林華寬,朱守榮;Co(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)Schiff堿配合物的合成及其對超氧離子的抑制作用[J];無機化學(xué)學(xué)報;2000年01期

2 唐致遠(yuǎn),徐國祥;聚1-氨基蒽醌在二次鋰電池正極材料中的應(yīng)用[J];物理化學(xué)學(xué)報;2003年04期

3 徐國祥;其魯;聞雷;劉國強;慈云祥;;聚1,5-二氨基蒽醌二次鋰電池正極材料研究[J];高分子學(xué)報;2006年06期

4 艾新平;楊漢西;曹余良;查全性;;鋰離子電池的過充安全保護技術(shù)研究[J];合成化學(xué);2007年S1期

5 李建國;焦斌;陳國初;;鈉硫電池及其應(yīng)用[J];上海電機學(xué)院學(xué)報;2011年03期

6 趙瑞瑞;朱利敏;楊漢西;;自由基聚合物——一類新穎的高性能二次電池材料[J];化學(xué)進展;2011年Z1期

7 黃宗令;王麗平;牟成旭;李晶澤;;對苯二甲酸鎂作為鈉離子電池的有機負(fù)極材料[J];物理化學(xué)學(xué)報;2014年10期

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本文編號：1302753