水系鈉離子電池具有高安全性、價格低廉、環(huán)境友好等特點(diǎn)。在大規(guī)模儲能領(lǐng)域中,具有廣闊的應(yīng)用前景。但是,由于缺乏電化學(xué)性能優(yōu)異的正極材料,限制了水系鈉離子電池的進(jìn)一步應(yīng)用。因此,需要開發(fā)合適的水系鈉離子電池正極材料。Na⁺離子半徑大,擴(kuò)散動力學(xué)更為遲滯,因而材料的結(jié)構(gòu)對快速可逆脫嵌Na⁺離子有重要影響。本課題選取具有NASICON結(jié)構(gòu)(鈉的超離子導(dǎo)體)的NaTi₂(PO₄)₃和Na₃V₂(PO₄)₃為主要研究對象。對于前者,將高氧化還原電位的Mn²⁺和V³⁺離子摻入到NaTi₂(PO₄)₃中以提高NaTi₂(PO₄)₃充放電電壓。對于后者,通過摻入Mg²⁺或Al³⁺改善Na

【文章頁數(shù)】：104 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 主要的鈉電池體系
        1.2.1 鈉硫電池
        1.2.2 鈉-氯化鎳電池
        1.2.3 鈉空氣電池
        1.2.4 有機(jī)體系鈉離子電池
    1.3 水系鈉離子電池
        1.3.1 工作原理
        1.3.2 正極材料
        1.3.3 負(fù)極材料
    1.4 NASICON結(jié)構(gòu)的磷酸鹽類正極材料
        1.4.1 基于NaTi₂(PO₄)₃結(jié)構(gòu)的正極
        1.4.2 基于Na₃V₂(PO₄)₃結(jié)構(gòu)的正極
    1.5 研究思路及研究內(nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)部分
    2.1 實(shí)驗(yàn)藥品和儀器
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.2 材料性能表征
        2.2.1 X射線衍射分析
        2.2.2 掃描電子顯微鏡
        2.2.3 XPS分析
        2.2.4 熱分析
    2.3 電化學(xué)性能測試
        2.3.1 循環(huán)伏安測試
        2.3.2 充放電測試
        2.3.3 電化學(xué)阻抗測試
第3章 Na₃MnTi(PO₄)₃材料的合成與表征
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 材料制備
        3.2.2 極片制作和電池組裝
        3.2.3 性能測試
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 溶膠凝膠法制備的Na₃MnTi(PO₄)3

        3.3.2 固相法制備的Na₃MnTi(PO₄)₃

        3.3.3 沉淀法制備的Na₃MnTi(PO₄)₃

        3.3.4 噴霧干燥法制備的Na₃MnTi(PO₄)₃

        3.3.5 兩種檸檬酸含量的對比實(shí)驗(yàn)
        3.3.6 不同Mn含量實(shí)驗(yàn)
    3.4 本章總結(jié)
第4章 Na₂VTi(PO₄)₃材料的合成與表征
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 材料制備
        4.2.2 極片制作和電池組裝
        4.2.3 性能測試
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 物相分析
        4.3.2 電化學(xué)性能分析
    4.4 本章總結(jié)
第5章 Na_3+xV_2-xMg_x(PO₄)₃材料的合成與表征
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)部分
        5.2.1 材料制備
        5.2.2 極片制作和電池組裝
        5.2.3 性能測試
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 物相和形貌分析
        5.3.2 電化學(xué)性能分析
        5.3.3 x=0.06樣品的非原位XRD分析
    5.4 本章總結(jié)
第6章 Na₃V_2-xAl_x(PO₄)₃材料的合成與表征
    6.1 引言
    6.2 實(shí)驗(yàn)部分
        6.2.1 材料制備
        6.2.2 極片制作和電池組裝
        6.2.3 性能測試
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 物相和形貌分析
        6.3.2 電化學(xué)性能分析
        6.3.3 x=0.03樣品的性能分析
    6.4 本章總結(jié)
第7章 全文總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡介和主要研究成果



本文編號：3918385

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