隨著動(dòng)力汽車和移動(dòng)通訊設(shè)備的快速發(fā)展,鋰離子電池(LIBs)已無法滿足人們對(duì)大容量電池的需求,而鈉離子電池(SIBs)與LIBs的充放電機(jī)理相似,有些適用于LIBs的電極材料也可以適用于SIBs,而且鈉元素在地球儲(chǔ)量豐富,若成功使SIBs替代LIBs,將會(huì)大大降低電池的材料成本。目前限制SIBs商業(yè)化的主要因素之一是沒有合適的陽極材料,因此SIBs陽極的突破將會(huì)為社會(huì)帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益。石墨炔是一種新型層狀二維材料,與石墨烯擁有相似的電子結(jié)構(gòu),具有較大的比表面積和良好的導(dǎo)電性,與石墨烯不同的是,其層面間距較大,有較大的孔位間隙,這樣的結(jié)構(gòu)可以使離子較容易地穿過孔隙,也就是說,離子可以在石墨炔中的三個(gè)維度進(jìn)行遷移,從而提高離子遷移率,增加儲(chǔ)電容量,因此被認(rèn)為是一種有潛力的電池陽極材料。本文通過密度泛函理論首先研究了石墨炔家族中構(gòu)型最穩(wěn)定的γ石墨炔作為SIBs陽極時(shí)的儲(chǔ)鈉表現(xiàn),具體通過吸附能,最大儲(chǔ)鈉量和儲(chǔ)鈉過程中開路電壓變化范圍來表征電化學(xué)性能優(yōu)劣;然后為了改善γ石墨炔的儲(chǔ)鈉性能,對(duì)其采用摻雜改性和界面改性的方法,具體為:1)向其表面同時(shí)摻雜Be和B原子(研究表明,在體系中進(jìn)行雙摻雜比單摻...

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1鈉離子電池的主要組成部分[8]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文墨烯更大的空位間隙，因其獨(dú)特的構(gòu)型，被認(rèn)為是鈉離子電池中有潛力的陽極材料。本文主要通過第一性原理計(jì)算，研究石墨炔基材料作為SIBs陽極的性能，為實(shí)驗(yàn)提供理論指導(dǎo)。

圖1-2SIBs工作原理

圖1-1鈉離子電池的主要組成部分[8]1.2SIBs的工作原理及性能參數(shù)電池是指能夠?qū)⒒瘜W(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，電池充電的時(shí)候，正極發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)；電池放電的時(shí)候，正極發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)。

圖1-3離子電池充電機(jī)理圖

圖1-3離子電池充電機(jī)理圖(a)Li+和Na+分別在石墨烯和石墨中的嵌入機(jī)理(b)Na+三個(gè)階段儲(chǔ)存機(jī)理(c)硬碳為陽極時(shí)電池電位與容量曲線[19]1.3.3二維碳材料層塊體石墨烯，是一種獨(dú)特的二維碳材料，有著極好的物理化學(xué)性質(zhì)，如較大的比表面積，高導(dǎo)電性和化學(xué)穩(wěn)定性[....

圖1-4石墨烯與二氧化鈦復(fù)合體系循環(huán)容量變化

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文壘卻與鋰離子相當(dāng)[36]。二氧化鈦在鈉離電池中的可行性首次被Xion現(xiàn)，他們利用電化學(xué)法得到了非晶態(tài)二氧化鈦納米管，并且作為鈉離極材料有極好的表現(xiàn)。Mattsson等人[38]稱高結(jié)晶或微粉化的TiO2不能a+嵌入，因?yàn)榕cLi相比，Na+的....

本文編號(hào)：3926083