發(fā)布時(shí)間：2021-05-23 23:01

　　鈉離子電池原材料來源廣泛,未來在電動(dòng)汽車、大規(guī)模儲(chǔ)能等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而,鈉離子電池的研究目前仍處于起步階段,存在安全性差、循環(huán)性能差、電解液不兼容及鈉負(fù)極枝晶等問題,阻礙了其進(jìn)一步的商業(yè)化進(jìn)程。針對(duì)鈉電池存在的這些問題,本論文從高安全電解液和鈉金屬負(fù)極保護(hù)兩方面進(jìn)行研究,以提升鈉電池的安全性和循環(huán)性能。本文針對(duì)鈉離子電池安全性差的問題進(jìn)行了高安全鈉電池電解液的研究,引入具有阻燃作用的添加劑磷酸甲苯二苯酯（CDP）,以降低電解液的自熄時(shí)間、提高電解液的安全性及電池的循環(huán)穩(wěn)定性。為檢測阻燃劑的效果,利用自熄實(shí)驗(yàn)和自蔓延測試實(shí)驗(yàn)得到如下結(jié)果,添加CDP后鈉電池電解液自熄時(shí)間有效降低,并且火焰蔓延能力減弱,電池安全性能有極大提高。結(jié)合溶液電導(dǎo)率測試結(jié)果,綜合考慮電池的整體性能,添加30%CDP為最佳比例,并以此比例測試阻燃電解液的電化學(xué)性能。電化學(xué)測試結(jié)果表明,以普魯士藍(lán)為正極時(shí),電池的循環(huán)性能有所提高,首次充放電曲線基本一致,說明30%CDP添加劑對(duì)普魯士藍(lán)正極電化學(xué)性能無不良影響。CDP的加入既可提高電池安全性,又可提高電池循環(huán)性能。在抑制金屬鈉負(fù)極枝晶生長的研究中,采用三維集... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 鈉電池電解質(zhì)的概述
        1.2.1 有機(jī)電解液
        1.2.2 固態(tài)電解質(zhì)
        1.2.3 離子液體電解質(zhì)
        1.2.4 凝膠電解質(zhì)
        1.2.5 阻燃電解液的發(fā)展
    1.3 鈉金屬保護(hù)方法的概述
        1.3.1 引入電解液添加劑形成穩(wěn)定的SEI膜
        1.3.2 在金屬鈉表面引入保護(hù)層
        1.3.3 構(gòu)建三維多孔材料容納鈉金屬
        1.3.4 其他策略
    1.4 本課題研究的目的意義及主要內(nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)儀器及研究方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑與材料
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備
    2.2 實(shí)驗(yàn)材料的制備與電池的組裝
        2.2.1 磷酸釩鈉的制備
        2.2.2 普魯士藍(lán)類似物正極材料的制備
        2.2.3 鍍錫銅網(wǎng)的制備
        2.2.4 阻燃電解液的制備
        2.2.5 電池極片的制備與電池組裝
        2.2.6 鍍錫銅網(wǎng)復(fù)合鈉負(fù)極的制備
    2.3 電化學(xué)性能測試
        2.3.1 充放電性能測試
        2.3.2 交流阻抗測試
        2.3.3 電導(dǎo)率測試
    2.4 物理測試與表征
        2.4.1 掃描電子顯微鏡分析
        2.4.2 X-射線粉末衍射分析
        2.4.3 紅外光譜分析
        2.4.4 X射線光電子能譜分析
第3章 磷酸甲苯二苯酯對(duì)鈉離子電池碳酸酯電解液影響的研究
    3.1 引言
    3.2 CDP對(duì)電解液熱穩(wěn)定性的影響
        3.2.1 理論計(jì)算
        3.2.2 CDP對(duì)電解液自熄時(shí)間的影響
        3.2.3 CDP對(duì)電解液火焰蔓延速率的影響
    3.3 CDP對(duì)電解液基本性質(zhì)的影響
        3.3.1 CDP對(duì)電解液電導(dǎo)率的影響
        3.3.2 CDP對(duì)電解液電化學(xué)穩(wěn)定性的影響
        3.3.3 CDP對(duì)電解液化學(xué)穩(wěn)定性的影響
    3.4 CDP對(duì)電池兼容性的研究
        3.4.1 CDP對(duì)正極循環(huán)性能的影響
        3.4.2 CDP對(duì)正極倍率性能的影響
        3.4.3 CDP對(duì)負(fù)極循環(huán)性能的影響
        3.4.4 CDP對(duì)鈉負(fù)極穩(wěn)定性的影響
    3.5 CDP對(duì)正極電化學(xué)性能作用機(jī)理分析
        3.5.1 正極表面形貌分析
        3.5.2 正極界面阻抗分析
        3.5.3 正極表面的紅外光譜分析
        3.5.4 正極表面X射線衍射分析
        3.5.5 正極表面XPS分析
    3.6 本章小結(jié)
第4章 金屬鈉負(fù)極保護(hù)的研究
    4.1 引言
    4.2 鍍錫銅網(wǎng)三維集流體負(fù)極的研究
        4.2.1 鍍錫銅網(wǎng)三維集流體設(shè)計(jì)思路及形貌表征
        4.2.2 鍍錫銅網(wǎng)與金屬鈉親和性表征
        4.2.3 鍍錫銅網(wǎng)三維集流體對(duì)鈉金屬電池性能的影響
    4.3 NaBr保護(hù)層鈉負(fù)極對(duì)鈉金屬電池影響的研究
        4.3.1 NaBr保護(hù)層負(fù)極的設(shè)計(jì)思路
        4.3.2 NaBr保護(hù)層對(duì)鈉負(fù)極電化學(xué)性能的影響
        4.3.3 NaBr層保護(hù)對(duì)鈉金屬電池的作用研究
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其它成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]中國能源高質(zhì)量發(fā)展內(nèi)涵與路徑研究[J]. 代紅才,張運(yùn)洲,李蘇秀,張寧.  中國電力. 2019(06)
[2]鈉離子電池先進(jìn)功能材料的研究進(jìn)展[J]. 向興德,盧艷瑩,陳軍.  化學(xué)學(xué)報(bào). 2017(02)
[3]鈉離子電池的電解質(zhì)[J]. 朱娜,吳鋒,吳川,白瑩,李翌通.  儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù). 2016(03)
[4]鈉離子儲(chǔ)能電池關(guān)鍵材料[J]. 金翼,孫信,余彥,丁楚雄,陳春華,官亦標(biāo).  化學(xué)進(jìn)展. 2014(04)



本文編號(hào)：3203119