鋰資源的稀缺性、分布不均勻及逐年上升的鋰消耗量導(dǎo)致鋰離子電池（LIBs）的價格偏高,限制了LIBs在智能電網(wǎng)等大規(guī)模儲能體系中的應(yīng)用。在堿金屬元素中,K在地殼中的儲量豐富、分布廣泛且價格低廉,并且K的物化性質(zhì)與Li相似,K⁺/K的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢與Li⁺/Li相近,這些優(yōu)點使得鉀離子電池（KIBs）有望應(yīng)用于大規(guī)模儲能領(lǐng)域。然而鉀離子半徑較大,擴散動力學(xué)緩慢,使得鉀離子電池的倍率性能和穩(wěn)定性能較差。目前研究具有快速可逆反應(yīng)的鉀離子電池正負(fù)極材料是科研工作者的研究熱點。正交晶系五氧化二鈮（T-Nb₂O₅）,具有層狀結(jié)構(gòu)、開放的骨架和良好的化學(xué)穩(wěn)定性等獨特性能,作為鋰電池和超級電容器的電極材料受到廣泛關(guān)注。T-Nb₂O₅的（001）晶面大的晶格間距（0.39 nm）,可以容納Na⁺、K⁺等大半徑陽離子,有利于快速擴散。然而關(guān)于T-Nb₂O₅作為鉀離子電池負(fù)極的研究及其工作機理尚... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院)廣東省

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鉀離子電池工作原理
    1.3 鉀離子電池正極材料
        1.3.1 過渡金屬氧化物
        1.3.2 聚陰離子型材料
        1.3.3 普魯士藍(lán)類化合物
        1.3.4 有機化合物
    1.4 負(fù)極材料
        1.4.1 插層型負(fù)極
        1.4.2 轉(zhuǎn)化型負(fù)極
        1.4.3 合金型負(fù)極
        1.4.4 有機化合物
    1.5 電解液和粘結(jié)劑
        1.5.1 電解液
        1.5.2 粘結(jié)劑
    1.6 雙離子電池概述
        1.6.1 雙離子電池的工作原理及發(fā)展史
        1.6.2 雙離子電池電極材料及反應(yīng)機制
        1.6.3 雙離子電池的挑戰(zhàn)及提升策略
    1.7 本論文的研究意義及內(nèi)容
        1.7.1 研究意義
        1.7.2 研究內(nèi)容
第2章 實驗儀器及方法
    2.1 實驗試劑
    2.2 實驗儀器
    2.3 材料表征
        2.3.1 X射線衍射分析(XRD)
        2.3.2 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.3.3 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.3.4 X射線光電子能譜(XPS)
        2.3.5 拉曼光譜測試(Raman)
    2.4 電化學(xué)性能表征
        2.4.1 電極片制備
        2.4.2 電解液與隔膜制備
        2.4.3 電池組裝
        2.4.4 充放電測試
        2.4.5 循環(huán)伏安測試(CV)
        2.4.6 交流阻抗測試(EIS)
第3章 T-Nb_2O_5的制備及儲鉀性能和機理研究
    3.1 引言
    3.2 實驗內(nèi)容
        3.2.1 T-Nb_2O_5材料的制備
        3.2.2 鉀離子半電池的組裝及性能測試
        3.2.3 T-Nb_2O_5材料的儲鉀機理研究
    3.3 實驗結(jié)果與分析
        3.3.1 材料的形貌和結(jié)構(gòu)表征
        3.3.2 材料的儲鉀機理分析
        3.3.3 材料的電化學(xué)性能表征
    3.4 本章小結(jié)
第4章 基于T-Nb_2O_5負(fù)極的鉀基雙離子電池性能研究
    4.1 引言
    4.2 實驗內(nèi)容
        4.2.1 電池的組裝及性能測試
        4.2.2 電池正極結(jié)構(gòu)變化研究
        4.2.3 電池負(fù)極穩(wěn)定性研究
    4.3 實驗結(jié)果與分析
        4.3.1 雙離子電池原理分析
        4.3.2 雙離子電池電化學(xué)性能
        4.3.3 雙離子電池的結(jié)構(gòu)分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻
致謝
作者簡歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號：3643463