碳質(zhì)材料因其豐富、穩(wěn)定、使用安全等優(yōu)點(diǎn),是鉀離子電池極具發(fā)展前景的負(fù)極材料之一。然而,碳基負(fù)極材料仍存在容量低且長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)容量不斷衰減等問(wèn)題。雜原子摻雜、設(shè)計(jì)合理的微觀結(jié)構(gòu)是提高碳質(zhì)材料電化學(xué)性能的有效方法。氮是碳質(zhì)負(fù)極材料中最有前途的摻雜原子之一,它能產(chǎn)生缺陷位點(diǎn)、提高電子導(dǎo)電性。此外,與未摻雜碳相比,氮摻雜碳質(zhì)材料具有擴(kuò)大層間空間的特點(diǎn),有利于鉀離子的插入和脫出,提高電化學(xué)性能。磷摻雜是另一種重要的改性方法,由于其具有較強(qiáng)的供電子能力,有利于改善材料的電子性質(zhì),加速電子轉(zhuǎn)移,增加部分反應(yīng)活性。本論文通過(guò)簡(jiǎn)單高效的實(shí)驗(yàn)方法制備雜原子摻雜多孔碳材料以獲得高容量的鉀離子電池負(fù)極材料�？偨Y(jié)如下:（1）通過(guò)熔融鹽熱解藍(lán)藻粉末這一簡(jiǎn)單綠色的方法合成氮氧共摻雜分級(jí)多孔碳（NOPC）。氮氧共摻雜多孔碳用做鉀離子電池負(fù)極具有高度的可逆能力和超長(zhǎng)的循環(huán)穩(wěn)定性,在50 mA g^-1的電流密度下（100個(gè)循環(huán)）保留了266 mAh g^-1的容量;在1000 mA g^-1的電流密度下（1000個(gè)循環(huán)）保持104 mAh g^-1

【文章來(lái)源】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：80 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鉀離子電池結(jié)構(gòu)圖

被賦予一種獨(dú)特的能力來(lái)調(diào)整他們的結(jié)構(gòu)配置,以適應(yīng)大半徑的鉀離子不發(fā)生結(jié)構(gòu)崩潰。[25-27]鉀離子電池可能的有機(jī)正極材料通常以其官能團(tuán)為特征，這些官能團(tuán)在電化學(xué)上具有氧化或還原活性。如，聚蒽醌基硫化物 (PAQS)已被確定為一種有前途的鉀離子電池正極材料具有穩(wěn)定的羰基氧化還原中心，適用于與鉀離子的可逆反應(yīng)。重要的是，PAQS 的長(zhǎng)主干鏈可以彎曲以適應(yīng) K+的插入，這為連續(xù)循環(huán)充放電保持一定的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性提供了一種有效的途徑(圖 1-3)，[28]因此 PAQS具有高達(dá) 220 mAh g-1的可逆容量。盡管有機(jī)電極材料具有明顯的優(yōu)勢(shì)，但其在非質(zhì)子電解質(zhì)中的高溶解度對(duì)其在鉀離子電池中的實(shí)際應(yīng)用提出了挑戰(zhàn)。由于過(guò)高的溶解度使得可充電電池的材料損耗持續(xù)，容量衰減迅速。然而聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，對(duì)活性聚苯胺的溶解能力大大降低。[29]因此，基于 PMMA 在有機(jī)液體電解質(zhì)的基礎(chǔ)上，鉀離子電池在 50 mA g-1的電流密度下循環(huán) 100 次仍能保持首周容量的 98%。除了溶解度相關(guān)的問(wèn)題外，有機(jī)電極還存在插層電位低的問(wèn)題。預(yù)計(jì)未來(lái)的研究工作將繼續(xù)集中在電解質(zhì)設(shè)計(jì)上，以減輕鉀化/脫鉀化過(guò)程中有機(jī)物的溶解，并探索其他具有不同骨架、側(cè)鏈或官能團(tuán)的有機(jī)物，從而促進(jìn)氧化還原電位的增強(qiáng)。

mA g-1時(shí)具有 156 mAh g-1的高初始放電能保持率近 70%。通過(guò)原位 XRD 的檢測(cè)，可與晶態(tài)之間的轉(zhuǎn)變。將這些材料用于鉀離子 Xu 等人制備了 KTi2(PO4)3納米管，并在管和碳復(fù)合物，在 64 mA g-1時(shí)可以達(dá)到 7循環(huán)后容量不會(huì)衰減。相比之下，僅 KTi2(會(huì)急劇下降到 40mAhg-1，這就凸顯了正極化學(xué)性能的重要性。了結(jié)構(gòu)相同的 KVPO4F 和 KVOPO4非水鉀VPO4F 和 KVOPO4具有高可逆性的鉀提取 84 mAh g-1（在 2.0 V-5.0 V 的電壓范圍），電壓達(dá)到 4.0 V 以上。盡管脫出了較大的鉀至 5.0 V 后晶格體積縮小 5.8%和 3.3%，循

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3534591