隨著新能源車的推廣和使用,人類社會對鋰離子電池的需求越來越大。然而,地殼中鋰資源儲量有限,并且日漸減少,勢必會造成鋰材料和鋰離子電池價格的上漲。鈉離子電池與鋰離子電池工作原理相似,并且鈉資源儲量豐富、分布廣泛、成本低廉,因此,鈉離子電池成為了取代鋰離子電池的理想儲能器件。然而,鈉離子半徑比鋰離子半徑大的多,使得電化學(xué)過程中鈉離子脫嵌和傳輸比鋰離子困難。因此,選擇合適的電極材料和構(gòu)建新型的電極結(jié)構(gòu)成為了提高鈉離子電池性能的關(guān)鍵。超級電容器與電池相比具有功率密度高和循環(huán)壽命長等優(yōu)點,也日漸成為能源存儲的重要器件。傳統(tǒng)碳材料提供的是雙電層電容,其穩(wěn)定性較好,但容量較低;金屬材料和導(dǎo)電聚合物提供的是贗電容,其容量較大,但穩(wěn)定性較差。因此,兼具雙電層電容和贗電容特性的混合超級電容器成為了研究重點。本論文從表面碳層包覆、活性材料納米化、構(gòu)建夾層結(jié)構(gòu)/介孔結(jié)構(gòu)和合金/氮原子摻雜等思路出發(fā),制備了3種新型石墨烯基銻復(fù)合材料。首先,以石墨烯為基底材料,制備出碳層包覆的石墨烯基銻復(fù)合材料(G@Sb@C)。碳包覆層可以將裸露的銻顆粒收束在石墨烯片層和碳包覆層之間,降低了顆粒尺寸,提高了負(fù)載均勻性。然后,制備...

【文章頁數(shù)】：151 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1-1各種儲能體系的功率密度和能量密度，也稱Ragone圖

上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文鈉離子電池能量密度要低于鋰離子電池，導(dǎo)致其不能完全符合電動汽車對高能度的要求。另外，鈉離子電池和鋰離子電池都存在功率密度低、充放電速率慢以放電過程生熱等缺點，同樣不能完全滿足電動汽車的需要。超級電容器作為另外一種電化學(xué)儲能裝置越來越被人們研究和應(yīng)用。圖1....

圖1-2鈉離子電池組成和工作機(jī)理圖

上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文圖1-2為鈉離子電池工作原理示意圖[15]：在電池充電過程中，電池內(nèi)部鈉離材料中脫嵌出來，在電解液中發(fā)生定向移動，并最終在負(fù)極材料上富集，與電池外部等量的電子由正極經(jīng)過外部電路系統(tǒng)移動到負(fù)極，以此實現(xiàn)電荷在極間的平衡；電池放電過程與充電過程恰恰相反�？�....

圖1-3依據(jù)鈉離子存儲機(jī)理劃分的不同負(fù)極材料[15]

圖1-3依據(jù)鈉離子存儲機(jī)理劃分的不同負(fù)極材料[15]Fig.1-3Na+storagemechanismsofdifferenttypesofanodematerials[15]1.2.4.1嵌入型負(fù)極材料碳基材料是目前比較常見的嵌入型負(fù)極材料，主要包含石....

圖1-4（a）硬碳微球的充放電曲線；（b）硬碳結(jié)構(gòu)儲存鈉離子示意圖；（c）硬碳微球循環(huán)性能和庫倫效率

第一章緒論無定型碳主要有軟碳和硬碳兩種。研究發(fā)現(xiàn)鈉離子嵌入硬碳的電化學(xué)電位與金屬鈉標(biāo)準(zhǔn)電極電勢相近，但是電池在循環(huán)過程中容量衰減嚴(yán)重，穩(wěn)定性較差。LiY.M.人[23]通過水熱法制備了硬碳微球，作為鈉離子電池負(fù)極材料，其充放電曲線如圖1-所示。該充放電曲線分別在0.2....

本文編號：3902054