中間相炭微球（MCMB）由于其內(nèi)部的微晶結(jié)構(gòu)以及外部獨(dú)特的球形層狀結(jié)構(gòu)在鋰離子電池領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,作為鈉離子電池的負(fù)極材料,也引起廣泛重視。本文對中間相炭微球儲鈉機(jī)理進(jìn)行了探究。另外,銳鈦礦二氧化鈦（TiO₂）具有較高的理論容量、較好的穩(wěn)定性和倍率性能,被認(rèn)為具有應(yīng)用前景的鈉離子電池負(fù)極材料。銳鈦礦型TiO₂的競爭力主要在于TiO₂的高比表面積和三維開放結(jié)構(gòu),為鈉的定位和鈉離子擴(kuò)散提供了有效的位點(diǎn)。本文為了提高銳鈦礦TiO₂的導(dǎo)電性能并減小其充放電前后體積的變化,利用MCMB對TiO₂進(jìn)行修飾改性。研究發(fā)現(xiàn):中間相炭微球在800 ^oC處理后具有較寬的層間距（³47 pm）,而天然石墨只有335 pm。因此,經(jīng)800 ^oC處理的MCMB作為鈉離子電池負(fù)極材料表現(xiàn)出較好的電化學(xué)性能,在25 mA g^-1的電流密度下循環(huán)100圈后可逆容量達(dá)到180 mAh g^-1,庫倫效率... 

【文章來源】：天津大學(xué)天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

鈉離子電池工作原理示意圖

圖 1-2 碳質(zhì)中間相形成的示意圖[57,58]Fig. 1-2 Schematic illustration for carbonaceous mesophase formation[57,58]1.3.2 中間相炭微球作鈉離子電池負(fù)極材料的研究進(jìn)展碳材料的種類巨多而且具備優(yōu)良的性能，在鋰離子電池領(lǐng)域已經(jīng)得到的商業(yè)化發(fā)展。對于中間相炭微球是非常具有吸引力的電池負(fù)極材料，早在 2000年，Alcántara R 等[61]人就對中間相炭微球作為鋰離子電池和鈉離子電池負(fù)極材料進(jìn)行了研究，對 750oC 熱處理的 MCMB 和 3000oC 熱處理的 MCMB 進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn) 750oC 熱處理后的 MCMB 仍具有良好的層狀結(jié)構(gòu)，鈉離子能夠可逆的嵌入和脫出，但是 3000oC 熱處理的 MCMB 已經(jīng)完全石墨化，鈉離子已經(jīng)無法可逆的嵌入和脫出。此項研究為后來 MCMB 作為鋰/鈉離子電池負(fù)極材料打下了良好的基礎(chǔ)。Song 等[62]將 MCMB 生球在 700oC 進(jìn)行熱處理作為鈉離子電池負(fù)極材料，電化學(xué)性能測試發(fā)現(xiàn)在 25 mA g1的電流密度下，第一圈的充電容量為 232 mAh g1，再循環(huán) 60 圈后仍具有 161 mAh g1的穩(wěn)定比容量。Zhao

不同晶型的結(jié)構(gòu)圖：(a) 金紅石，(b) 銳鈦礦，(c) 板鈦礦，(drystal structures of (a) Rutile, (b) Anatase, (c) Brookite, and (d) T鈦負(fù)極材料的研究現(xiàn)狀資源豐富具有多種晶型，又具有高效持久的儲鋰性能得到了廣泛的研究和應(yīng)用[68-70]。在鈉離子電池領(lǐng)域，究者的關(guān)注。對于金紅石 TiO2，由于其晶格結(jié)構(gòu)中孔于鈉離子的嵌入和脫出，金紅石 TiO2作為鈉離子電池多，Usui 等[71]人利用溶膠-凝膠法和氣相沉積法制備了Nb 的摻雜提高了金紅石 TiO2的循環(huán)性能，循環(huán) 50 圈g1的可逆容量。Zhang 等[72]人制備了金紅石型 TiO2微池負(fù)極材料，經(jīng)電化學(xué)測試發(fā)現(xiàn)，在 200 次循環(huán)后仍能高可逆容量，在 0.1 C 的電流密度下，則表現(xiàn)出高達(dá) 8 等[73]人則利用低溫水熱合成路線制備了金紅石 TiO2晶

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鈉離子電池用碳負(fù)極材料研究進(jìn)展[J]. 張思偉,張俊,吳思達(dá),呂偉,康飛宇,楊全紅.  化學(xué)學(xué)報. 2017(02)
[2]鈉離子電池電極材料研究進(jìn)展[J]. 張寧,劉永暢,陳程成,陶占良,陳軍.  無機(jī)化學(xué)學(xué)報. 2015(09)
[3]鈉離子電池正極材料的研究進(jìn)展[J]. 楊紹斌,董偉,沈丁,王曉亮,李思南,王峰,王陽,孫聞.  功能材料. 2015(13)
[4]鈉離子電池研究進(jìn)展[J]. 葉飛鵬,王莉,連芳,何向明,田光宇,歐陽明高.  化工進(jìn)展. 2013(08)
[5]有機(jī)化合物的液相炭化化學(xué)[J]. 王茂章.  化學(xué)通報. 1990(12)

博士論文
[1]中間相炭材料的制備及其電化學(xué)性能研究[D]. 楊亦雙.天津大學(xué) 2011
[2]碳質(zhì)中間相結(jié)構(gòu)的形成及其相關(guān)材料的應(yīng)用研究[D]. 李同起.天津大學(xué) 2005

碩士論文
[1]NASICON結(jié)構(gòu)正極材料Na3V2（PO4）2F3的制備及其儲鈉性能的優(yōu)化[D]. 劉強(qiáng).吉林大學(xué) 2017
[2]二氧化鈦納米材料的制備、改性及光催化性能研究[D]. 王紫怡.吉林大學(xué) 2017
[3]石墨烯/二氧化鈦復(fù)合物的制備、修飾及其儲鋰性能研究[D]. 張勇來.重慶大學(xué) 2014
[4]鈉離子電池正極材料Na3V2（PO4）3/C的合成及其性能研究[D]. 李光強(qiáng).合肥工業(yè)大學(xué) 2014



本文編號：2992841