本文關(guān)鍵詞： 鋰離子電池 鈉離子電池 鉬基材料 負(fù)極材料 儲能機(jī)制　出處：《吉林大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：鉬基負(fù)極材料在電化學(xué)反應(yīng)過程中會發(fā)生多電子反應(yīng),最高可實(shí)現(xiàn)6摩爾的離子存儲,高出3d過渡金屬氧化物2~3倍左右,因此被認(rèn)為是極具應(yīng)用前景的新一代二次電池負(fù)極材料。但是大量離子的嵌入與脫出,通常會誘導(dǎo)電極材料發(fā)生劇烈的體積膨脹與收縮,導(dǎo)致容量急劇衰減、循環(huán)穩(wěn)定性變差等問題。如何獲得兼具高比容量與良好循環(huán)穩(wěn)定性的優(yōu)異電極材料就成為亟待解決的關(guān)鍵問題。本論文以不同鉬基化合物為研究對象,深入電極材料的儲能機(jī)制層面,探討負(fù)極材料在電化學(xué)過程中的結(jié)構(gòu)與相變過程;并利用不同化合物在儲能過程中的協(xié)同作用,獲得了多種循環(huán)與倍率性能優(yōu)異的負(fù)極材料。我們首先研究了聚陰離子型負(fù)極材料Li Fe(Mo O4)2的電化學(xué)性質(zhì)與其儲鋰機(jī)制,通過鐵與鉬的轉(zhuǎn)換反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了高的放電比容量。其次,采用固相法合成了鈦鈾礦型Li VMo O6。該材料在首次放電過程中分解形成釩氧化物和鉬單質(zhì)。利用不同儲鋰機(jī)制(嵌入脫出過程與轉(zhuǎn)換反應(yīng))之間的協(xié)同作用,實(shí)現(xiàn)了高的循環(huán)可逆比容量和出色的倍率性能。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)并制備了新型鈦鈾礦結(jié)構(gòu)材料Na VMo O6,并深入探討了其在鋰離子與鈉離子電池中的電化學(xué)性質(zhì)與儲能機(jī)制的差異。最后,首次將Ag2Mo2O7作為鈉離子電池負(fù)極材料來使用。材料在首次放電過程中生成的單質(zhì)銀納米顆粒有利于提高電子電導(dǎo)率,優(yōu)化倍率性能;而嵌入脫出的儲鈉機(jī)制使材料具有更穩(wěn)定的循環(huán)屬性。本論文開展的系列研究工作不僅有利于我們深入理解鉬基化合物在不同電池體系下的儲能過程,同時也為設(shè)計(jì)新型負(fù)極材料提供了新思路和新見解。
[Abstract]:The molybdenum based anode material can react with multiple electrons during the electrochemical reaction. The maximum ion storage is 6 moles, which is about 3 times higher than that of the transition metal oxide of 3 days. Therefore, it is considered to be a new generation of negative electrode materials for secondary batteries. However, the insertion and removal of a large number of ions usually induce the electrode materials to expand and shrink sharply, which leads to the rapid decline of the capacity. How to obtain excellent electrode materials with both high specific capacity and good cyclic stability has become a key problem to be solved. In this paper, different molybdenum based compounds are taken as the research object. The structure and phase transition process of negative electrode materials in electrochemical process are discussed in the layer of energy storage mechanism of electrode materials. The synergism of different compounds in the process of energy storage was also utilized. A variety of cathode materials with excellent cycling and rate properties were obtained. Firstly, the electrochemical properties and lithium storage mechanism of polyanionic cathode material Li Fe(Mo O 4O 4 were studied. Through the conversion reaction between iron and molybdenum, a high discharge capacity was achieved. Titanium uranium type Li VMo O 6 was synthesized by solid state method. The material was decomposed into vanadium oxide and molybdenum in the first discharge process. Different lithium storage mechanisms were used (intercalation process and transition reaction). The synergy between. On the basis of this, a new type of titanium uranium structure material Na VMo O 6 was designed and prepared. The differences of their electrochemical properties and energy storage mechanism in lithium ion and sodium ion batteries were also discussed. Ag2Mo2O7 was used as anode material for sodium ion battery for the first time. The silver nanoparticles formed in the first discharge process were helpful to improve the electronic conductivity and optimize the performance of the cathode. The intercalated mechanism of sodium storage makes the material have more stable cycling properties. The series of research work in this paper is not only helpful for us to understand the energy storage process of molybdenum based compounds in different battery systems. At the same time, it also provides new ideas and new ideas for the design of new negative electrode materials.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM912;TQ13

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;800t鋰離子負(fù)極材料項(xiàng)目工程啟動[J];稀有金屬;2003年02期

2 楊軍;;硅基負(fù)極材料研究開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展[J];精細(xì)與專用化學(xué)品;2012年04期

3 劉元剛;唐致遠(yuǎn);陳玉紅;徐強(qiáng);;商品化石墨作為聚合物鋰離子電池負(fù)極材料的性能表征[J];材料熱處理學(xué)報;2007年02期

4 羅益鋒;碳纖維制的鋰電池負(fù)極材料[J];高科技纖維與應(yīng)用;1996年Z1期

5 池汝安;陳志偉;路莎莎;;負(fù)極材料四氧化三鈷的液相沉淀法制備及其性能[J];武漢工程大學(xué)學(xué)報;2014年04期

6 張強(qiáng);艾常春;劉洋;胡意;張睿;田琦峰;;四氧化三鈷負(fù)極材料合成方法研究進(jìn)展[J];無機(jī)鹽工業(yè);2014年03期

7 趙敏;;一種可彎折電池負(fù)極材料及其制造方法[J];橡膠工業(yè);2009年09期

8 張力;;日本將量產(chǎn)新型鋰電池負(fù)極材料[J];現(xiàn)代化工;2012年08期

9 王紅強(qiáng);李慶余;顏志雄;張安娜;代啟發(fā);;鋰在負(fù)極材料中的擴(kuò)散行為對其大倍率充放電性能的影響[J];應(yīng)用化工;2007年07期

10 ;索尼新型鋰電池采用錫類負(fù)極材料使容量增加25%[J];粘接;2011年09期

相關(guān)會議論文 前10條

1 辛星;姚霞銀;許曉雄;劉兆平;;高性能硅碳復(fù)合負(fù)極材料的研究[A];第29屆全國化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會論文集[C];2011年

2 宰建陶;陶立奇;錢雪峰;;具有多級微納結(jié)構(gòu)的石墨烯基鋰電池負(fù)極材料的設(shè)計(jì)合成[A];第十二屆固態(tài)化學(xué)與無機(jī)合成學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2012年

3 吳玉祥;;鋰電池之負(fù)極材料技術(shù)[A];推進(jìn)節(jié)能環(huán)保，，給力綠色崛起——海南省機(jī)械工程學(xué)會、海南省機(jī)械工業(yè)質(zhì)量管理協(xié)會2012年海南機(jī)械科技學(xué)術(shù)報告會特邀專題報告集[C];2012年

4 羅飛;褚賡;李俊杰;李泓;陳立泉;;鋰離子電池納米硅/碳復(fù)合負(fù)極材料的研究[A];中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集——第24分會：化學(xué)電源[C];2014年

5 楊軍;王可;文鐘晟;解晶瑩;劉宇;王保峰;;高容量二次鋰電池負(fù)極材料[A];2002年材料科學(xué)與工程新進(jìn)展（上）——2002年中國材料研討會論文集[C];2002年

6 楊揚(yáng);范少夫;陳橋;吳剛;;基于多面體低聚倍半硅氧烷的碳/硅復(fù)合負(fù)極材料[A];2012年全國高分子材料科學(xué)與工程研討會學(xué)術(shù)論文集（上冊）[C];2012年

7 唐好慶;唐致遠(yuǎn);;負(fù)極材料Li_2ZnTi_3O_8/C的制備及其電化學(xué)性能研究[A];第30屆全國化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會論文集[C];2013年

8 馮雪嬌;楊軍;苗榮榮;王久林;努麗燕娜;;硅基負(fù)極材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及電化學(xué)研究[A];中國固態(tài)離子學(xué)暨電池材料青年學(xué)術(shù)論壇——論文摘要集[C];2013年

9 付麗君;張濤;吳宇平;吳浩青;;鋰離子電池碳包覆負(fù)極材料的研究[A];慶祝中國硅酸鹽學(xué)會成立六十周年固態(tài)離子學(xué)分會學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2005年

10 左朋建;尹鴿平;郝雪峰;;鋰離子電池硅銅復(fù)合負(fù)極材料的研究[A];第十三次全國電化學(xué)會議論文摘要集（上集）[C];2005年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 記者 李東周;鋰電負(fù)極材料開發(fā)亟須多樣化[N];中國化工報;2012年

2 本報記者 錢卓　本報通訊員 張德杰 李培強(qiáng);平度將建全球最大鋰電池負(fù)極材料生產(chǎn)基地[N];青島日報;2010年

3 王芳　姜木金;科捷項(xiàng)目建設(shè)爭分奪秒[N];鎮(zhèn)江日報;2010年

4 錢卓　許偉軍;平度加快建全球最大鋰電池負(fù)極材料生產(chǎn)基地[N];青島日報;2011年

5 萬紅波　謝燕婷 胡玉連;鋰電池碳負(fù)極材料專利申請現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[N];中國知識產(chǎn)權(quán)報;2013年

6 徐海 明山 兆軍;低溫鎳-氫電池研制成功[N];科技日報;2001年

7 ;金屬貯氫/鎳電池用無鈷負(fù)極材料及制備方法[N];中國有色金屬報;2005年

8 黃正　首席記者 彭文輝;正拓新能源公司簽約投資我市鋰能產(chǎn)業(yè)[N];宜春日報;2011年

9 李玉峰;建北方最大再生資源綜合利用示范區(qū)[N];天津日報;2006年

10 記者解廣軍;北汽集團(tuán)投資雞西的鋰離子動力電池負(fù)極材料及石墨深加工項(xiàng)目奠基[N];雞西日報;2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 呂洪嶺;鋰離子電池用錫基、鐵基負(fù)極材料的制備及性能研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年

2 肖涵;過渡金屬氧化物負(fù)極材料及其儲鋰性能研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2015年

3 王偉;鈦氧化物作為鋰/鈉離子電池負(fù)極材料的基礎(chǔ)研究[D];北京科技大學(xué);2016年

4 夏青;鋰離子電池氧化物負(fù)極材料的制備與電化學(xué)性能研究[D];北京科技大學(xué);2015年

5 湯紅;鋰離子電池硅/rGO復(fù)合負(fù)極材料的制備及其電化學(xué)性能[D];浙江大學(xué);2015年

6 沈飛;用于鈉離子電池的碳基負(fù)極材料研究[D];南京大學(xué);2016年

7 李維漢;高性能鋰（鈉）離子電池碳基及合金類負(fù)極材料的制備及研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

8 吳昊;硅/鍺基納米材料的制備及作為鋰/鈉離子電池負(fù)極材料的應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2016年

9 任文鋒;鋰離子電池硅碳復(fù)合負(fù)極材料的合成及電化學(xué)性能研究[D];中國科學(xué)院研究生院(過程工程研究所);2016年

10 李永妮;生物模板法合成鋰/鈉離子電池負(fù)極材料TiO_2/C及其性能研究[D];廣西大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 盧斌;SnO_2/Cu/C復(fù)合負(fù)極材料的制備和嵌鋰特性研究[D];華南理工大學(xué);2015年

2 宋怡楠;氧化石墨熱解炭與硬炭作鋰（鈉）離子電池負(fù)極材料的研究[D];河北大學(xué);2015年

3 竇一博;鋰離子電池硅基復(fù)合負(fù)極材料的制備及結(jié)構(gòu)性能研究[D];浙江大學(xué);2015年

4 文思靜;噴霧干燥法合成Li_4Ti_5O_(12)負(fù)極材料的研究[D];大連交通大學(xué);2015年

5 楊中華;鈉離子電池負(fù)極材料Na_2Ti_3O_7@CNT的制備及電化學(xué)性能研究[D];蘇州大學(xué);2015年

6 張峗;鎂空氣電池電極材料及電解液的優(yōu)化[D];上海交通大學(xué);2015年

7 胡超;液態(tài)丙烯腈低聚物包覆石墨鋰離子電池負(fù)極材料的研究[D];深圳大學(xué);2015年

8 吳玉潭;低電壓高容量鋰電池釩基負(fù)極材料的合成及電化學(xué)性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

9 劉恩誠;一氧化硅/石墨/碳復(fù)合負(fù)極材料的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

10 顏世銀;鋰離子電池改性硅/石墨負(fù)極材料的性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

本文編號：1484086