本文關(guān)鍵詞：鈉離子電池對(duì)苯二甲酸鹽負(fù)極材料的研究　出處：《電子科技大學(xué)》2014年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：鋰離子電池由于其高電壓、高能量密度、低的自放電率以及優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性,在便攜式電子產(chǎn)品的電源市場(chǎng)中獨(dú)占鰲頭。目前看來(lái),鋰離子電池可持續(xù)發(fā)展面臨最大的問(wèn)題就是鋰資源的不足。因此,開(kāi)發(fā)資源儲(chǔ)存豐富、成本低廉的先進(jìn)電池體系是解決未來(lái)大規(guī)模電能儲(chǔ)存的必然出路。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo),自然將目光轉(zhuǎn)移到了和鋰元素同一個(gè)主族、性能比較接近的鈉元素。一方面,地球上鈉資源豐富,成本低廉;另一方面,由于鈉的氧化還原電位較高,可使用一些安全性高的液體電解質(zhì)體系,電池具有更高的安全性。如果用鈉代替鋰,開(kāi)發(fā)出工作性能優(yōu)良的鈉離子電池,在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域?qū)碛斜蠕囯x子電池更大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。因此,探尋高比容量及優(yōu)異循環(huán)性能的鈉離子電池電極材料已成為目前電池領(lǐng)域的備受關(guān)注的課題。在眾多的電極材料中,有機(jī)材料因具有廉價(jià)、容易提取、綠色環(huán)保等無(wú)機(jī)材料不具備的優(yōu)勢(shì),最近引起了較大的關(guān)注。其中,共軛羰基類(lèi)有機(jī)物由于具有比容量高、反應(yīng)速率快以及種類(lèi)繁多等優(yōu)點(diǎn)而成為目前的研究熱點(diǎn)。但是,目前對(duì)共軛羰基類(lèi)有機(jī)物的研究仍然處在起步階段,如羰基結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)以及衍生物等因素與電化學(xué)性能之間的聯(lián)系尚不清楚,因此本論文通過(guò)研究幾種對(duì)苯二甲酸鹽在鈉離子電池中的電化學(xué)性能,旨在總結(jié)出一些結(jié)構(gòu)與性能之間的內(nèi)在聯(lián)系,進(jìn)一步深化共軛羰基類(lèi)有機(jī)物在鈉離子電池中應(yīng)用的認(rèn)識(shí)。本論文系統(tǒng)研究了對(duì)苯二甲酸鹽體系對(duì)鈉離子電池的電化學(xué)活性。首先利用酸堿中和反應(yīng)和沉淀反應(yīng)制備了對(duì)苯二甲酸鋰(PTALi2)、對(duì)苯二甲酸鎂(PTAMg)、對(duì)苯二甲酸鈣(PTACa)、對(duì)苯二甲酸鋇(PTABa)以及對(duì)苯二甲酸鋁(PTAAl2/3),然后探究了上述對(duì)苯二甲酸鹽在鈉離子電池中的電化學(xué)性能,結(jié)果表明制備的對(duì)苯二甲酸鹽對(duì)鈉離子電池表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能和良好的循環(huán)穩(wěn)定性。此外,通過(guò)對(duì)比PTALi2、PTACa和PTAAl2/3的電化學(xué)性能,發(fā)現(xiàn)隨著對(duì)苯二甲酸鹽中金屬陽(yáng)離子電荷量的增加,對(duì)苯二甲酸鹽呈現(xiàn)出倍率性能和循環(huán)性能變優(yōu)異的現(xiàn)象;通過(guò)對(duì)比PTAMg、PTACa和PTABa的電化學(xué)性能,發(fā)現(xiàn)隨著對(duì)苯二甲酸鹽中金屬陽(yáng)離子半徑的增加,對(duì)苯二甲酸鹽呈現(xiàn)出倍率性能和循環(huán)性能變優(yōu)異的現(xiàn)象。在得知對(duì)苯二甲酸鹽對(duì)鈉離子電池具有電化學(xué)活性之后,本論文繼續(xù)探討了結(jié)晶水對(duì)對(duì)苯二甲酸鹽電化學(xué)性能的影響。以PTAMg為研究對(duì)象,制備了含結(jié)晶水的對(duì)苯二甲酸(PTAMg·2H2O),并對(duì)比了PTAMg·2H2O和PTAMg的電化學(xué)性能,結(jié)果表明PTAMg·2H2O的電化學(xué)性能明顯優(yōu)于PTAMg。最后,鑒于對(duì)苯二甲酸鹽導(dǎo)電性差,選擇了碳包覆技術(shù)對(duì)其進(jìn)行改性。本文選擇了PTAMg為研究對(duì)象,以甘氨酸為碳源,對(duì)PTAMg實(shí)施碳包覆,結(jié)果表明:碳包覆能一定程度增加PTAMg的容量,并且添加質(zhì)量比為15%碳源得到的碳包覆PTAMg具有最優(yōu)異的電化學(xué)性能。
[Abstract]:Li-ion batteries are the leading power market in portable electronics because of their high voltage, high energy density, low self-discharge rate and excellent cycle stability. The biggest problem in the sustainable development of lithium-ion batteries is the shortage of lithium resources. The low cost advanced battery system is the inevitable way to solve the future large-scale electric energy storage. In order to achieve this goal, we naturally turn our attention to the same family as the lithium element. On the one hand, the earth is rich in sodium resources, low cost; On the other hand, because of the high redox potential of sodium, it is possible to use some liquid electrolyte systems with high safety, and the battery has higher safety if sodium is used instead of lithium. The development of sodium ion batteries with good working performance will have a greater competitive advantage than lithium ion batteries in the field of large-scale energy storage. To explore the high specific capacity and excellent cycling performance of sodium ion battery electrode materials has become a topic of great concern in the battery field. Among the many electrode materials, organic materials are easy to be extracted because of their low cost. Recently, the advantages of inorganic materials such as green environmental protection have attracted more and more attention. Among them, conjugated carbonyl organic compounds have high specific capacity. The study of conjugated carbonyl organic compounds is still in its infancy, such as the structure of carbonyl group. The relationship between crystal structure, derivatives and electrochemical properties is not clear. Therefore, the electrochemical performance of several terephthalates in sodium ion batteries is studied in this paper. The purpose of this paper is to summarize some internal relations between structure and performance. In this paper, the electrochemical activity of terephthalate system to sodium ion battery was systematically studied. Firstly, the neutralization reaction and precipitation reaction of acid and base were used to study the electrochemical activity of terephthalate system. Lithium terephthalate was prepared. PTALi2). Magnesium terephthalate (PTAMgN), calcium terephthalate (PTACaA), Barium terephthalate (Barium terephthalate) and aluminum terephthalate (PTAAl2 / 3). Then the electrochemical performance of terephthalate in sodium ion battery was studied. The results showed that the prepared terephthalate showed excellent performance of rate and good cycle stability for sodium ion battery. By comparing the electrochemical properties of PTALi2PTACa and PTAAl2/3, it was found that with the increase of metal cationic charge in terephthalate. Terephthalate showed excellent performance of rate and cycle. By comparing the electrochemical properties of PTAMgCa and PTABa, it was found that with the increase of metal cationic radius in terephthalate. Terephthalate showed excellent performance of rate and cycle. After it was known that terephthalate had electrochemical activity for sodium ion battery. The effect of crystalline water on the electrochemical properties of terephthalate was studied in this paper. Taking PTAMg as the research object, the PTA-Mg-2H2O containing crystalline water was prepared. The electrochemical properties of PTAMg 路2H2O and PTAMg were compared. The results showed that the electrochemical performance of PTAMg 路2H2O was better than that of PTAMg 路2H2O. Finally, the electrochemical performance of PTAMg 路2H2O was better than that of PTAMg 路2H2O. In view of the poor electrical conductivity of terephthalate, carbon coating technology was chosen to modify it. In this paper, PTAMg was selected as the research object and glycine as carbon source to implement carbon coating on PTAMg. The results show that the carbon coated PTAMg can increase the capacity of PTAMg to a certain extent, and the carbon coated PTAMg with a mass ratio of 15% carbon source has the best electrochemical performance.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TM912

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