P2相層狀錳基鈉離子電池正極材料由于其價(jià)格低廉、錳的低毒性、以及鈉的廣泛分布等優(yōu)勢,成為了國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。但其實(shí)際應(yīng)用仍然受以下缺點(diǎn)的制約:由于充放電過程中的連續(xù)相變影響材料的循環(huán)可逆性以及鈉離子在通道內(nèi)的傳輸,從而影響材料的倍率和長循環(huán)性能。本文針對P2相層狀正極材料的上述問題,利用摻雜和表面改性的方式,以提高材料的充放電能力以及高倍率下材料的可逆性。首先,我們制備了一系列P2-Na_0.67MnO₂陰極,通過調(diào)整不同的鎳鎂摻雜量(Na_0.67Ni_0.2-xMn_0.8Mg_xO₂),以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)層間距的最大化并優(yōu)化Na⁺/空位排序。因此,所制備的Na_0.67Ni_0.1Mn_0.8Mg_0.1O₂表明在0.1 C條件下(1 C=180 mA g^-1)具有193 mAh g^-1... 

【文章來源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

鈉離子電池工作原理

1.3.1 過渡金屬氧化物層狀過渡金屬氧化物是一種廣泛應(yīng)用于鈉離子電池正極領(lǐng)域的電極材料，分子式可寫為 NaxMO2，其中 M 為過渡金屬氧化物，價(jià)態(tài)由鈉離子的含量 x 決定；先前研究中鈉元素的含量通常小于 1，最近的研究也發(fā)現(xiàn)了鈉過量的一些氧化物可以提供更多的容量。在此前提下，由于鈉含量不同導(dǎo)致配位環(huán)境以及(MO2)n層的堆垛形式的不同，氧化物呈現(xiàn)出不同的相，常見的有 P2 相與 O3 相，如圖 1-2 所示。除此之外，P3 相的研究也受到了研究人員的關(guān)注[22,23]。對于層狀氧化物，P 相和 O 相代表了鈉離子的占位，P 相是指鈉離子占據(jù)了有過渡金屬和晶格氧組成的三棱柱結(jié)構(gòu)中，而 O 相是指鈉離子占據(jù)于過渡金屬離子與晶格氧構(gòu)成的八面體間隙的位置；2 和 3分別代表了受晶格氧影響，過渡金屬離子占據(jù)不同位點(diǎn)的數(shù)目，所以 P2 相的氧堆疊方式為 ABBA，O3 相為 ABCABC，而 P3 相為 ABCCBA。對于這些層狀氧化物，在充放電過程中，鈉離子在 P2 相結(jié)構(gòu)中是沿著三棱柱的面進(jìn)行擴(kuò)散，而在 O3 相中是在八面體的棱之間進(jìn)行，所以相對于 O3 相，P2 相在倍率性能方面有著先天的優(yōu)勢。

燕山大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文錳基材料 Na0.44MnO2為例，其為正交晶系，空間群為 Pbam，錳離3 價(jià)與+4 價(jià)，全部的 Mn4+和一半的 Mn3+占據(jù)了 MnO6八面體的位半的 Mn3+則處于 MnO5四方錐中。鈉離子在結(jié)構(gòu)中具有 3 種位置通道被一部分鈉離子接近完全占據(jù)，其余的的鈉離子則分別占據(jù)另意如圖 1-3 所示。由于其特殊的結(jié)構(gòu)，在充放電過程中，鈉離子嵌不會破壞材料本身的結(jié)構(gòu)，使得材料具有較好的倍率性能與循環(huán)


本文編號：3255667