發(fā)布時間：2021-01-18 15:51

　　鈉離子電池因其資源豐富、成本低廉、且與鋰電池具有相似的工作原理等優(yōu)勢,在規(guī)模儲能領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。但是,相較于鋰離子,鈉離子半徑更大,在主體晶格中嵌入脫出過程中受到的晶格斥力更大,從而導(dǎo)致目前報道的鈉電池電極材料的儲能屬性還遠未達到商業(yè)化的要求。因此,開發(fā)性能優(yōu)越的鈉電用關(guān)鍵電極材料迫在眉睫。在眾多備選材料中,具有NASICON結(jié)構(gòu)的系列化合物以其穩(wěn)定的三維結(jié)構(gòu)框架、高的離子電導(dǎo)率和出色的分子調(diào)變性而備受關(guān)注。本論文以NASICON材料為研究對象,針對材料可逆比容量低、循環(huán)壽命短、倍率性能差等問題,從分子式的功能化設(shè)計出發(fā),利用材料晶體結(jié)構(gòu)的兼容性,設(shè)計合成了多種新型電極材料;采用多尺度研究方法,解析了NASICON材料的儲鈉機理;并通過納米化、表/界面性質(zhì)優(yōu)化等措施有效地提升了電化學(xué)儲鈉性能。首先,我們在國際上率先研究了Na3V2（PO4）3/C復(fù)合材料在3-0.01V電壓區(qū)間的電化學(xué)儲鈉性質(zhì)。利用釩的多價態(tài)變化優(yōu)勢,大幅度提高了材料放電可逆比容量至170 m A h g-1。其次,我們將這一研究思路擴展到Na Ti2（PO4）3研究中。在獲得更高比容量的同時,發(fā)現(xiàn)材料中四價... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：186 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

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鈉電位和優(yōu)異的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性[19-21]。作為鈉離子的受體，負極材料需要具有較鈉離子嵌入位點以及適宜的嵌鈉電位[22-24]。在電極的制備過程中，通常加入助劑和集流體以進一步提高材料的導(dǎo)電性，并通過粘結(jié)劑將電極材料與集流接在一起。因此，在某種程度上，導(dǎo)電助劑、粘結(jié)劑、集流體的選擇也對材電化學(xué)性能有較大的影響。此外，作為鈉離子的傳導(dǎo)媒介，電解液的選取同大程度的影響著電池的性能。在對電解液進行選取時，需要考慮電解液的鈉導(dǎo)電率、粘度、電化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、電壓窗口等因素[25-27]。目前，常鈉離子電解液分為以 NaClO4溶于碳酸亞乙酯（EC）和碳酸丙烯酯（PC）混液為代表的酯基電解液和以 NaSO3CF3溶于二甲醇二甲醚（DME）為代表的電解液兩大類。為防止正負電極因為接觸而造成電池短路，需要使用隔膜將分隔開。隔膜的選取需要滿足鈉離子導(dǎo)通、電子不導(dǎo)通的原則。目前，鈉離池主要采用玻璃纖維濾紙作為隔膜。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Energy storage through intercalation reactions: electrodes for rechargeable batteries[J]. Robert C.Massé,Chaofeng Liu,Yanwei Li,Liqiang Mai,Guozhong Cao.  National Science Review. 2017(01)
[2]Brief overview of electrochemical potential in lithium ion batteries[J]. 高健,施思齊,李泓.  Chinese Physics B. 2016(01)



本文編號：2985217