儲(chǔ)能電池的電極界面效應(yīng)與能量密度、功率密度和循環(huán)壽命三項(xiàng)工業(yè)評(píng)估指標(biāo)之間具有直接的構(gòu)效關(guān)系,因而欲實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能的工程化放大,則亟需從電極熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的角度來研究電極界面的變化過程,從而進(jìn)行針對(duì)性優(yōu)化。以粘結(jié)劑和電解液作為塑造界面效應(yīng)的探索變量,建立界面效應(yīng)與電池失效的對(duì)應(yīng)模型。本文旨在基于鈉/鉀離子電池的界面效應(yīng)來揭示鈉離子電池長(zhǎng)循環(huán)失效現(xiàn)象以及鉀離子電池性能指標(biāo)的平衡矛盾,繼而運(yùn)用失效機(jī)理分析法,研判體系的電極過程變化,探索電極界面的設(shè)計(jì)方略:針對(duì)固態(tài)電解質(zhì)膜（Solid Electrolyte Interface,SEI）的組分和結(jié)構(gòu)進(jìn)行解析和優(yōu)化,采取粘結(jié)劑——電解液共軛匹配策略,直接提升電池系統(tǒng)的首次庫(kù)倫效率、倍率性能、比容量和循環(huán)穩(wěn)定性等實(shí)用指標(biāo)。本文針對(duì)粘結(jié)劑對(duì)于界面效應(yīng)的修飾作用做了如下三項(xiàng)工作。首先,本文構(gòu)建了定制化硬碳負(fù)極NPHC-1200鈉離子電池,以海藻酸鈉（Sodium Alginate,SA）和羧甲基纖維素（Carboxymethylcellulose,CMC）作為水系粘結(jié)劑代表,以聚偏二氟乙烯（Polyvinylidene Fluoride,PVDF）作為油系... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：90 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鈣離子電池人工SEI膜實(shí)現(xiàn)圖解

第一章緒論5綜上所述，對(duì)于非鋰系電池而言，研究其不良界面效應(yīng)引發(fā)的失效問題的意義更為重大。幸而碳負(fù)極材料骨架同樣能夠?yàn)榻鉀Q非鋰系電池的不良界面行為。對(duì)于本文主要討論的鈉離子電池和鉀離子電池體系而言，碳基材料仍然是最為理想的負(fù)極候選者。1.2鈉離子電池的電極設(shè)計(jì)鈉離子電池是非鋰系電池中基于相似原理最先被提出的，其在元素周期表上處于堿金屬一族中和鋰相鄰的位置，同樣也是依靠“搖椅式”充放電機(jī)理，如圖1-2[34]所示。從基本屬性來看，鈉電具有如下特性。（1）地殼豐度高：鈉資源的儲(chǔ)量為2.36wt%，是鋰儲(chǔ)備的1388倍[28]，且在全世界分布均勻，國(guó)內(nèi)有貯藏也十分廣泛；圖1-1鈣離子電池人工SEI膜實(shí)現(xiàn)圖解圖1-2鈉離子電池充放電示意圖[34]

第一章緒論7口，為高能量密度的鈉離子電池正極設(shè)計(jì)提供了思路。聚陰離子有機(jī)物POs中最廣為人知的材料便是Goodenough發(fā)明的橄欖石型LIFePO4，因其具備長(zhǎng)循環(huán)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的特性而具備工程放大的潛力。常見的聚陰離子包括磷酸鹽，硫酸鹽，氟磷酸鹽，硅酸鹽等。在鈉離子電池中，Li基硅酸鹽SiO4-如Li2FeSiO4-，Li2MnSiO4-和Li2CoSiO4-[43-45]等都有期望得到良好的應(yīng)用。近年來POs中研究的熱點(diǎn)聚焦于NASICON結(jié)構(gòu)的鈉離子超導(dǎo)體材料中，其中具有的代表性的為Na3V2(PO4)3[46]及其衍生物Na3VO(PO4)2F和Na2FeP2O7[47]等；與此同時(shí)，研究表明通過碳包覆[48]、氮摻雜[49]等方式能夠進(jìn)一步提高NASICON結(jié)構(gòu)的離子電導(dǎo)率和缺陷率，對(duì)于制備高比表面積的鈉離子電池正極大有裨益。有機(jī)分子是一種潛在的鈉離子電池正極材料，具有理論上高能量密度的特征。目前所報(bào)道的鈉基有機(jī)分子包括對(duì)苯二酸酯二鈉Na2C8H4O4[50]和2,5-二羥基-1,4-苯醌的二鈉鹽Na2C6H2O4[51]等。LiangZHAO[50]首次采用了有機(jī)分子Na2C8H4O4實(shí)現(xiàn)了250mAhg-1的可逆容量，且通過Al2O3包覆實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)鈉性能的大幅提升。Xiao-yanWU通過噴霧干燥法制備Na2C6H2O4，在首次庫(kù)倫效率高達(dá)88%的前提下獲得了259mAhg-1的可觀容量，上述工作為有機(jī)分子正極的拓展奠定了基矗普魯士藍(lán)類似物作為正極具有層間間隙大、理論容量高、制備工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，十分契合鈉離子Shannon半徑較大的特性，為其提供了良好的插層環(huán)境[52]，其結(jié)構(gòu)式可以表達(dá)為：NaxFe[Fe(CN)6]y·M1-y·nH2O，其中0<x<2,y<1。YaYOU[52]合圖1-3LTMOs的層疊方式[40]


本文編號(hào)：3419521