隨著社會的發(fā)展與進步,人類對能源的需求也日益增加,鋰離子電池因具有較高的能量密度和功率密度而廣泛應用于各種移動設備和電子產(chǎn)品中。然而鋰資源短缺以及價格的上漲,嚴重阻礙了鋰離子電池的進一步發(fā)展。因此開發(fā)出低成本、高性能的儲能系統(tǒng)迫在眉睫。地殼中鈉的含量（2.74%）遠大于鋰,鈉的標準電極電勢（-2.71 V）與鋰的（-3.04 V）很接近,且鈉離子電池的工作電壓可控,因此成為鋰離子電池的有力代替者之一。鈉離子電池正極材料主要包括過渡金屬氧化物、聚陰離子化合物、普魯士藍及其類似物以及有機化合物。聚陰離子化合物因其獨特的開放框架結構、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、合成簡單且成本低等特點成為鈉離子電池正極的理想材料。而聚陰離子化合物自身導電性相對較差,實際應用受到一定的限制。因此,提高聚陰離子材料的導電性以及電化學性能成為時下研究熱點。此外,許多關于鈉離子電池的研究主要集中于鈉離子半電池,而對于全電池的研究則相對較少,為了促進鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn),加快鈉離子電池從實驗室走向?qū)嶋H應用的腳步,對鈉離子全電池的研究也刻不容緩�；诖�,本論文旨在通過低成本方法合成鈉離子電池正極材料,并探究其在鈉離子全電池上的應用... 

【文章來源】：西南大學重慶市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

儲能技術在生產(chǎn)生活中的應用鋰離子電池(LIBs)作為目前高性能電池的代表早已成功商業(yè)化，應用于手機、筆記本電腦等電子產(chǎn)品，并逐步用于電動汽車等領域

第1章緒論31.78-2.2V，具有比能量高、充放電效率高、體積孝壽命長等優(yōu)點，已成功應用于大規(guī)模電網(wǎng)儲能，其電化學反應為：正極：2Na-2e-2Na+負極：xS+2Na++2e-Na2Sx(x=3~5)總反應：2Na+xSNa2Sx(x=3~5)圖1.2高溫Na-S電池結構示意圖[11]繼高溫Na-S電池之后，1978年南非ZebraPowerSystem公司Dr.CoetyerJ發(fā)明了Zebra電池。該電池是基于Beta-氧化鋁陶瓷電解質(zhì)由Na-S電池發(fā)展而來的一類二次電池，常稱為鈉氯化物電池，研究最多的是Na-NiCl2電池。該電池正極為分散在NaAlCl4熔鹽中的固態(tài)Ni和NiCl2，負極為液態(tài)金屬鈉，隔膜與固體電解質(zhì)為Beta-氧化鋁陶瓷，其結構如圖1.3。Na-NiCl2電池的開路電壓可達2.58V，工作溫度范圍在270-350℃，該電池的不僅擁有高的比能量(790Wh/kg)，且與高溫Na-S電池相比具有更高的安全性能，有很強的耐過充與過放能力。充放電過程反應如下：負極：2Na-2e-2Na+正極：NiCl2+2Na++2e-Ni+2NaCl總反應：2Na+NiCl2Ni+2NaCl

西南大學碩士學位論文4圖1.3高溫Na-NiCl2電池結構示意圖[12]盡管這兩類電池具有高的比容量，且已在大規(guī)模儲能領域應用多年，但依然存在許多問題。首先是其工作環(huán)境溫度過高，增加了整個電池系統(tǒng)的安全隱患，而且對于溫度的維持需要更高的技術水平。此外，Beta-氧化鋁陶瓷等關鍵技術、復雜的制備工藝以及高昂的成本等問題都嚴重限制著這兩類電池在大規(guī)模儲能領域的進一步應用。鑒于此，研究者們又將目光轉(zhuǎn)向室溫鈉離子電池，在提高電池的安全性能的同時又注重降低電池的生產(chǎn)成本。20世紀70年代，Whittingham等人報道了以TiS2為正極，鋰金屬為負極的鋰電池，但由于在充放電過程中鋰金屬表面易生長鋰枝晶，從而刺穿隔膜，造成安全隱患[13]。1980年Newman等人報道TiS2可用于室溫鈉離子電池[14]。隨后，Armand等人首次提出“搖椅式電池”工作原理，可將負極的金屬鋰換為含鋰化合物，成功解決了鋰枝晶的問題[15]。在Goodenough等人研究了LiCoO2用于鋰離子電池正極材料之后[16]，Delmas等人于1981年報道了可用于室溫鈉離子電池的NaxCoO2材料，其結構與LiCoO2相似[17]。自擁有372mAhg-1理論比容量的石墨負極被發(fā)現(xiàn)后，鋰離子電池逐漸得到深入研究，并實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。而鈉離子電池卻慢慢被淡忘。直至2000年，Stevens與Dahn首次報道了理論比容量為300mAhg-1的硬碳可用于鈉離子電池負極之后，鈉離子電池又受到廣泛關注[18]。近些年來，關于鈉離子電池的研究主要致力于正負極材料以及電解液，以實現(xiàn)容量高、壽命長以及優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性等要求，最終實現(xiàn)鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。1.2.2鈉離子電池基本構成圖1.4展現(xiàn)了CR2032型紐扣式鈉離子電池的基本結構，主要由正極殼、集流體、正極材料、隔膜、電解液、負極材料、墊片、彈片和負

【參考文獻】：
期刊論文
[1]NASICON-Structured NaTi2（PO4）3 for Sustainable Energy Storage[J]. Mingguang Wu,Wei Ni,Jin Hu,Jianmin Ma.  Nano-Micro Letters. 2019(03)

博士論文
[1]聚陰離子電極材料的制備及其儲鈉行為研究[D]. 牛玉斌.西南大學 2017



本文編號：2911150