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鈉離子電池層狀正極水性粘結(jié)劑與Na 3 V 2 (PO 4 ) 3 材料改性研究

發(fā)布時間:2024-01-29 18:14
  由于全球鋰資源無法滿足鋰離子二次電池需求的進一步增加,開發(fā)廉價、安全的相關替代儲能技術非常關鍵。鈉元素在地殼中的儲量豐富、分布廣泛、成本低廉。且鈉離子電池的工作原理與鋰離子電池非常相似。目前,能否開發(fā)性能優(yōu)異的正極材料是鈉離子電池能否進一步得到發(fā)展的關鍵因素。本文采用使用新型水性粘結(jié)劑、形貌調(diào)控、離子摻雜等方法,提高層狀過渡金屬氧化物和磷酸釩鈉正極材料性能。將黃原膠(XG)、海藻酸鈉(SA)、瓜爾豆膠(GG)作為粘結(jié)劑用于P2型Na2\3Mn2\3Ni1\3O2正極材料。3種水性粘結(jié)劑都給出了優(yōu)于PVDF的性能。其中使用XG作為粘結(jié)劑電極電性能最優(yōu)異,當電流密度為40 mA g-1時,電池在80次循環(huán)后仍能保有115.9 mAh g-1的容量,對應容量保持率77.6%,當電流密度為100 mA g-1時,300個充放電循環(huán)后的容量為75.4 mAh g-1,對應容量保持率87%。分析表明XG具有最優(yōu)的電化學性能源于:(1)XG溶液具有最高粘度,(2)XG作為粘結(jié)劑使電極具有更大的離子擴散系數(shù),(3)XG作為粘合劑抑制了的電極材料表面過渡金屬流失,(4)XG粘合劑的在電化學循環(huán)中能更有效...

【文章頁數(shù)】:102 頁

【學位級別】:碩士

【文章目錄】:
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鈉離子電池概述
    1.3 鈉離子正極材料
        1.3.1 層狀氧化物正極材料
        1.3.2 聚陰離子型化合物
        1.3.3 普魯士藍類化合物
        1.3.4 金屬氟化物
        1.3.5 其他鈉離子電池正極材料
    1.4 鈉離子負極材料
        1.4.1 鈉離子電池碳基負極材料
        1.4.2 鈉離子電池合金類負極材料
        1.4.3 鈉離子電池金屬氧化物負極材料
        1.4.4 鈉離子電池金屬硫化物負極材料
    1.5 鈉離子電池水性粘結(jié)劑
    1.6 論文研究意義及研究計劃
第二章 實驗試劑、儀器及方法
    2.1 試劑與儀器
    2.2 材料表征及性能測試
        2.2.1 X射線晶體衍射法
        2.2.2 掃描電子顯微鏡
        2.2.3 透射電子顯微鏡
        2.2.4 傅里葉紅外光譜
        2.2.5 粘度計
        2.2.6 X射線光電子能譜
    2.3 電極制備及電池組裝
        2.3.1 隔膜、集流體的預處理
        2.3.2 扣式電池的組裝
    2.4 電性能測試與表征
        2.4.1 恒電流充放電測試
        2.4.2 循環(huán)伏安法
        2.4.3 電化學交流阻抗測試
第三章 天然水性粘結(jié)劑在鈉離子電池P2型層狀正極材料中的應用
    3.1 引言
    3.2 P2型層狀正極Na2/3Mn2/3Ni(1/3)O2材料的制備、極片制備與電池組裝
    3.3 P2型層狀正極材料Na2/3Mn2/3Ni1/3O2材料的表征
        3.3.1 Na23Mn23Ni13O2材料結(jié)構(gòu)表征
        3.3.2 Na23Mn23Ni13O2材料的水穩(wěn)定性測試
    3.4 粘結(jié)劑的表征
        3.4.1 水性粘結(jié)劑化學性質(zhì)及機械性能的表征
        3.4.2 粘結(jié)劑在電解液中穩(wěn)定性測試
        3.4.3 粘結(jié)劑的電化學穩(wěn)定性測試
    3.5 電化學性能表征
    3.6 電池的電化學阻抗表征
    3.7 電極片循環(huán)前后SEM表征
    3.8 電池循環(huán)后XPS分析
    3.9 本章小結(jié)
第四章 鈉離子電池Na3V2(PO4)3材料改性研究
    4.1 引言
    4.2 溶膠凝膠-水熱法制備Na3V2(PO4)3材料的改性研究
        4.2.1 Na3V2(PO4)3材料制備、極片、電池組裝
        4.2.2 Na3V2(PO4)3材料表征
        4.2.3 Na3V2(PO4)3材料電化學性能表征
    4.3 Na3V2-xCox(PO4)3材料的性能研究
        4.3.1 Na3V2-xCox(PO4)3材料制備、極片、電池組裝
        4.3.2 Na3V2-xCox(PO4)3材料表征
        4.3.3 Na3V2-xCox(PO4)3材料的電化學性能表征
    4.4 本章小結(jié)
論文總結(jié)與展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文
致謝



本文編號:3888598

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