作為新興的混合型電能存儲設備,鈉離子電容器在近幾年來備受關注。在鈉離子電容器中,電池型的負極通過可逆地存儲鈉離子提供高的能量密度,而電容型的正極材料通過表面快速的電容響應提供高的功率密度和良好的循環(huán)性能。盡管鈉離子電容器兼具了電池和電容器的優(yōu)點,然而其性能的提升仍會受到高性能正負極材料設計制備的限制。在諸多負極材料中,SnO2具有比容量高、安全性好、合成方法簡單等優(yōu)點。然而,較差的導電性以及充放電過程中巨大的體積變化使得氧化錫負極往往表現(xiàn)出較差的倍率和循環(huán)穩(wěn)定性能。在本論文中,我們以氮摻雜的多孔炭納米片作為載體實現(xiàn)了無定形SnO2(A-SnO2)亞納米簇的制備,評估了炭載氧化錫(A-SnO2@PCNS)負極材料在半電池體系中的性能。利用電化學表征和理論計算分析了結構組成與性能之間的構效關系,并以A-SnO2@PCNS為負極構建了高性能的鈉離子電容器,最后探究了 A-SnO2亞納米簇的形成機理,提出了炭載A-SnO2亞納米簇普適性的制備方法。取得了以下的研究成果:(1)提出了一種簡單高效的方法實現(xiàn)了 A-SnO2亞納米簇的制備。以生物質基氮摻雜多孔炭納米片為載體,將其與錫鹽進行簡單混合并...

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【學位級別】：碩士

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摘要
ABSTRACT
符號說明
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鈉離子電容器
        1.2.1 鈉離子電容器的儲能機理
        1.2.2 鈉離子電容器的正極材料
        1.2.3 鈉離子電容器的負極材料
    1.3 氧化錫負極材料及其儲鈉機理
        1.3.1 氧化錫的結構與性質
        1.3.2 氧化錫負極材料的儲鈉機理
    1.4 氧化錫負極材料的問題及改性方法
        1.4.1 存在問題
        1.4.2 結構設計
        1.4.3 組成調控
    1.5 本論文的選題立意、研究內容與創(chuàng)新點
        1.5.1 選題立意
        1.5.2 研究內容
        1.5.3 創(chuàng)新點
第二章 實驗部分
    2.1 實驗藥品及儀器
    2.2 制備方法
        2.2.1 多孔炭的制備
        2.2.2 炭載氧化錫的制備
    2.3 物性表征
        2.3.1 掃描電子顯微鏡
        2.3.2 透射電子顯微鏡
        2.3.3 掃描透射電子顯微鏡
        2.3.4 X射線衍射儀
        2.3.5 熱重分析
        2.3.6 X射線光電子能譜儀
        2.3.7 氮氣等溫吸脫附
        2.3.8 同步輻射
    2.4 理論計算方法
    2.5 鈉離子電池的電化學測試
        2.5.1 鈉離子電池電極的制備
        2.5.2 鈉離子電池的組裝
        2.5.3 恒流充放電測試
        2.5.4 循環(huán)伏安測試
        2.5.5 交流阻抗測試
        2.5.6 恒電流間歇滴定技術測試
    2.6 鈉離子電容器的組裝及其測試
        2.6.1 鈉離子電容器的組裝
        2.6.2 恒流充放電測試
        2.6.3 循環(huán)伏安測試
第三章 炭載氧化錫材料的物性表征
    3.1 引言
    3.2 炭載氧化錫的制備
    3.3 炭載氧化錫的結構分析
        3.3.1 形貌表征
        3.3.2 結構表征
        3.3.3 比表面積及孔結構分析
        3.3.4 表面元素組成及化學狀態(tài)
    3.4 本章小結
第四章 炭載氧化錫電極材料的儲鈉性能研究
    4.1 引言
    4.2 半電池中的儲鈉性能評估
    4.3 儲鈉機理分析
        4.3.1 電化學分析
            4.3.1.1 儲能特性分析
            4.3.1.2 交流阻抗分析
            4.3.1.3 恒電流間歇滴定測試
            4.3.1.4 循環(huán)前后電極形貌的表征
        4.3.2 理論計算分析
    4.4 鈉離子電容器的組裝和性能
    4.5 本章小結
第五章 無定形氧化錫的形成機理
    5.1 引言
    5.2 無定形氧化錫的形成機理初探
    5.3 無定形氧化錫的形成機理驗證
        5.3.1 孔結構的影響
        5.3.2 形貌維度的影響
        5.3.3 雜原子的影響
    5.4 無定形氧化錫的成功制備
    5.5 本章小結
第六章 全文總結
參考文獻
致謝
學術成果及發(fā)表的論文
作者及導師簡介
附件



本文編號：3825571