中間相炭微球及二氧化鈦在鈉離子電池中的電化學性能研究
發(fā)布時間：2021-01-22 07:35
中間相炭微球（MCMB）由于其內部的微晶結構以及外部獨特的球形層狀結構在鋰離子電池領域得到廣泛應用,作為鈉離子電池的負極材料,也引起廣泛重視。本文對中間相炭微球儲鈉機理進行了探究。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,被認為具有應用前景的鈉離子電池負極材料。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構,為鈉的定位和鈉離子擴散提供了有效的位點。本文為了提高銳鈦礦TiO2的導電性能并減小其充放電前后體積的變化,利用MCMB對TiO2進行修飾改性。研究發(fā)現: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800 oC處理的MCMB作為鈉離子電池負極材料表現出較好的電化學性能,在25 mA g-1的電流密度下循環(huán)100圈后可逆容量達到180 mAh g-1,庫倫效率...
【文章來源】：天津大學天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：67 頁
【學位級別】：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極材料的研究進展碳材料的種類巨多而且具備優(yōu)良的性能，在鋰離子電池領域已經得到的商業(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極材料進行了研究，對 750oC 熱處理的 MCMB 和 3000oC 熱處理的 MCMB 進行了比較，發(fā)現 750oC 熱處理后的 MCMB 仍具有良好的層狀結構，鈉離子能夠可逆的嵌入和脫出，但是 3000oC 熱處理的 MCMB 已經完全石墨化，鈉離子已經無法可逆的嵌入和脫出。此項研究為后來 MCMB 作為鋰/鈉離子電池負極材料打下了良好的基礎。Song 等[62]將 MCMB 生球在 700oC 進行熱處理作為鈉離子電池負極材料，電化學性能測試發(fā)現在 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
不同晶型的結構圖：(a) 金紅石，(b) 銳鈦礦，(c) 板鈦礦，(drystal structures of (a) Rutile, (b) Anatase, (c) Brookite, and (d) T鈦負極材料的研究現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用[68-70]。在鈉離子電池領域，究者的關注。對于金紅石 TiO2，由于其晶格結構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微池負極材料，經電化學測試發(fā)現，在 200 次循環(huán)后仍能高可逆容量，在 0.1 C 的電流密度下，則表現出高達 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】：
期刊論文
[1]鈉離子電池用碳負極材料研究進展[J]. 張思偉,張俊,吳思達,呂偉,康飛宇,楊全紅. 化學學報. 2017(02)
[2]鈉離子電池電極材料研究進展[J]. 張寧,劉永暢,陳程成,陶占良,陳軍. 無機化學學報. 2015(09)
[3]鈉離子電池正極材料的研究進展[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]鈉離子電池研究進展[J]. 葉飛鵬,王莉,連芳,何向明,田光宇,歐陽明高. 化工進展. 2013(08)
[5]有機化合物的液相炭化化學[J]. 王茂章. 化學通報. 1990(12)
博士論文
[1]中間相炭材料的制備及其電化學性能研究[D]. 楊亦雙.天津大學 2011
[2]碳質中間相結構的形成及其相關材料的應用研究[D]. 李同起.天津大學 2005
碩士論文
[1]NASICON結構正極材料Na3V2（PO4）2F3的制備及其儲鈉性能的優(yōu)化[D]. 劉強.吉林大學 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 2017
[3]石墨烯/二氧化鈦復合物的制備、修飾及其儲鋰性能研究[D]. 張勇來.重慶大學 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.合肥工業(yè)大學 2014
本文編號：2992841
【文章來源】：天津大學天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：67 頁
【學位級別】：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極材料的研究進展碳材料的種類巨多而且具備優(yōu)良的性能，在鋰離子電池領域已經得到的商業(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極材料進行了研究，對 750oC 熱處理的 MCMB 和 3000oC 熱處理的 MCMB 進行了比較，發(fā)現 750oC 熱處理后的 MCMB 仍具有良好的層狀結構，鈉離子能夠可逆的嵌入和脫出，但是 3000oC 熱處理的 MCMB 已經完全石墨化，鈉離子已經無法可逆的嵌入和脫出。此項研究為后來 MCMB 作為鋰/鈉離子電池負極材料打下了良好的基礎。Song 等[62]將 MCMB 生球在 700oC 進行熱處理作為鈉離子電池負極材料，電化學性能測試發(fā)現在 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
不同晶型的結構圖：(a) 金紅石，(b) 銳鈦礦，(c) 板鈦礦，(drystal structures of (a) Rutile, (b) Anatase, (c) Brookite, and (d) T鈦負極材料的研究現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用[68-70]。在鈉離子電池領域，究者的關注。對于金紅石 TiO2，由于其晶格結構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微池負極材料，經電化學測試發(fā)現，在 200 次循環(huán)后仍能高可逆容量，在 0.1 C 的電流密度下，則表現出高達 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】：
期刊論文
[1]鈉離子電池用碳負極材料研究進展[J]. 張思偉,張俊,吳思達,呂偉,康飛宇,楊全紅. 化學學報. 2017(02)
[2]鈉離子電池電極材料研究進展[J]. 張寧,劉永暢,陳程成,陶占良,陳軍. 無機化學學報. 2015(09)
[3]鈉離子電池正極材料的研究進展[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]鈉離子電池研究進展[J]. 葉飛鵬,王莉,連芳,何向明,田光宇,歐陽明高. 化工進展. 2013(08)
[5]有機化合物的液相炭化化學[J]. 王茂章. 化學通報. 1990(12)
博士論文
[1]中間相炭材料的制備及其電化學性能研究[D]. 楊亦雙.天津大學 2011
[2]碳質中間相結構的形成及其相關材料的應用研究[D]. 李同起.天津大學 2005
碩士論文
[1]NASICON結構正極材料Na3V2（PO4）2F3的制備及其儲鈉性能的優(yōu)化[D]. 劉強.吉林大學 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 2017
[3]石墨烯/二氧化鈦復合物的制備、修飾及其儲鋰性能研究[D]. 張勇來.重慶大學 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.合肥工業(yè)大學 2014
本文編號：2992841
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