由于全球分布廣泛的鈉資源以及價格低廉的鈉鹽成本,鈉離子電池有望應(yīng)用于未來大規(guī)模儲能領(lǐng)域。與下一代鋰離子電池的開發(fā)相似,實用型鈉離子電池的開發(fā)也受限于缺乏合適的正極材料。Na+半徑相較于Li+更大,在離子嵌入和脫出的過程需要更大的離子通道,并可能會對材料結(jié)構(gòu)造成破裂、粉化。因此,對鈉離子電池的材料選擇更加苛刻。本論文設(shè)計合成了兩種具有納微復(fù)合結(jié)構(gòu)的高性能鈉離子電池正極材料,測試了其相關(guān)的物化結(jié)構(gòu)特征以及鈉離子電池正極的電化學(xué)性能。主要研究內(nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)如下:（1）使用簡便易行的碳酸鹽共沉淀方法合成微米球前驅(qū)體,經(jīng)高溫煅燒后,得到純相的P2相層狀過渡金屬氧化物—Na0.67Ni0.33Mn0.6702 產(chǎn)物。P2-Na0.67Ni0.33Mn0.6702 作為鈉離子電池正極材料,具有較高的比容量（108mAh/g）、穩(wěn)定的循環(huán)特性（200圈后容量保持率91%）和優(yōu)異的倍率特性（15C大電流下仍達(dá)到80mAh/g）。該材料為設(shè)計和調(diào)控納微結(jié)構(gòu)的鈉離子電池正極材料提供了一個新途徑。（2）設(shè)計并構(gòu)筑了納米NaFeP04@多孔碳基底的納微復(fù)合材料。該復(fù)合材料由納米尺度NaFePO4顆粒鑲嵌于具有三維... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１?ａ）不同電池系統(tǒng)的能量儲存潛力（ＥＳＰ，單位ＴＷｈ）

實用的優(yōu)勢。其工作溫度范圍在－４０?°Ｃ？８０?°Ｃ之間，且電池的正常工作不需要輔??熱設(shè)備支持。鈉離子電池與ＬＩＢ相似，被稱為“搖椅式”電池，通過離子在正負(fù)??極材料之間可逆脫嵌以實現(xiàn)能量的存儲與釋放。［１２］下圖１－２為鈉離子電池的工作??原理圖。電池進(jìn)行充電時，從正極材料中脫出鈉離子，通過鈉鹽溶于有機(jī)溶劑的??電解液嵌入負(fù)極材料，而外電路種電子的傳輸方向為從正極流入負(fù)極，如此以實??現(xiàn)電荷平衡；電池放電則經(jīng)歷相反的過程。正常的鈉離子電池充放電下，此過程??不會破壞鈉離子電池正負(fù)極的材料結(jié)構(gòu)，因此鈉離子電池脫嵌反應(yīng)為理想化的可??逆反應(yīng)。［１３］??Ｃｈａｒｇｅ??４?＾??？?—°?：?—?〇??ａ?°?．．??Ａｉ?Ｃａｔｈｏｄｅ?ＳＥ丨?Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?ＳＥ丨?Ａｎｏｄｅ?Ａｉ?＋???ｒｉｐ???Ｌｆｆｌ?：＊＝ｔ＝??Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ??圖１－２鈉離子電池的工作原理圖［１４］??１．３?鈉離子電池正極材料??電極材料決定電池系統(tǒng)的性能，堿離子電池性能的發(fā)揮主要限制于正極材料；??因此，鈉離子電池真正能夠推向市場、實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵主要是尋找恰當(dāng)?shù)拟c離??子電池正極電極材料。通常認(rèn)為，鈉離子電池正極材料應(yīng)當(dāng)考慮到能量密度、比??容量、鈉離子電池池循環(huán)壽命、倍率性能以及安全性等綜合因素

??改善新型正極材料。圖１－７為業(yè)界普遍關(guān)注較多的鈉離子電池正負(fù)極材料比容量和??電壓對照表。［１７１??５ｉ????Ｎａ３ＮｉＺｒ（Ｐ〇４）３??＾?〇－ＮａＦｅ０２??■?＼?＼?．ＮａＵ０．２Ｎｉ０．２５Ｍｎ０．７５Ｏ２??＼＼?＼?Ｎａ３Ｖ２（Ｐ〇４）３??４?＿?感?＼?＼?ｆ?矗，Ｐ２＂Ｎａ２／３Ｎｉ１／３Ｍｎ２００２??互??＾?＾?＂ｆ?｜?Ｐ｜＾ＮａＭｎ〇２??１?．二?ＪＪｆ??Ｕｉ?＾?￣?Ｎａ１－ｘＮｉ０．５Ｍ？０．５〇２?＿?＿??２?ＮａＴｉ２（Ｐ〇４）３?／ｐｅＳ??＊５??Ｕ４ＴＩ５０１２?Ｓｎ／Ｃ?／?ＳｎＳｂ，，ｃ?ｐ／ｃ??１?－?Ｎ＾ｒ．３０７?Ｋ?／?嚴(yán)?Ｓｂ２〇４?＼??Ｃ—Ｊ?Ｉ?＂?＼??ｍａｔｅｒｉａ?丨?氣謙?Ｉ?Ｉ?１??０?１００?２００?３００?４００?５００?６００?７００?８００?１８００?２０００??Ｃａｐａｃｉｔｙ?（ｍＡｈ／ｇ）??圖１－３鈉離子電池正負(fù)極材料的容量和電壓對照圖〖１７】??１．３．１層狀金屬氧化物??由于接近２５０?ｍＡｈ／ｇ的高理論容量，層狀過渡金屬氧化物引起了科研界極??大興趣。具有豐富的活性元素中心、不錯的電化學(xué)性能以及可調(diào)整成分組成，層??狀金屬氧化物作為鈉離子電池一類有前途的正極材料而出現(xiàn)。［１８］這大類材料主??要以ＮａｘＭ０２為主（Ｍｅ為過渡金屬的一種或幾種），其晶胞結(jié)構(gòu)如圖１－３所示。??通常，根據(jù)Ｄｅｌｍａｓ分類，層狀金屬氧化物可分為兩大類：０和Ｐ型，［１９］其中Ｎａ＋??離子傾向于分別位于八面體和三棱柱位置。過渡金屬層由過渡金屬元素占據(jù)Ｍ－??Ｏ八面體共棱連接組成

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]磷酸鐵鋰電池容量衰退軌跡分析方法[J]. 時瑋,姜久春,張言茹,楊玉青,段瑤娟,刁偉萍.  電網(wǎng)技術(shù). 2015(04)
[4]鈉離子電池:儲能電池的一種新選擇[J]. 李慧,吳川,吳鋒,白瑩.  化學(xué)學(xué)報. 2014(01)
[5]LiMn0.8Fe0.2PO4/C納米復(fù)合材料的制備與電化學(xué)性能研究[J]. 蘇婧,吳興隆,郭玉國.  無機(jī)材料學(xué)報. 2013(11)



本文編號：3075904