層狀的Na2Ti3O7材料可在較低電壓(ca.0.3Vvs.Na+/Na)下進(jìn)行鈉離子可逆地嵌入與脫出,理論容量約為178mAh.g-1,可容納兩個(gè)鈉離子,是一種較為理想的鈉離子電池負(fù)極材料。然而,傳統(tǒng)的合成方法需要在高溫(>800℃)或長時(shí)間(>48h)的條件下合成,且產(chǎn)品的電化學(xué)性能并不能達(dá)到理想狀態(tài),容量低,循環(huán)穩(wěn)定性差。離子液體具有優(yōu)異的溶劑化性能和在離子熱過程中的低蒸氣壓,可代替高壓釜,避免在水熱法和溶劑熱法中的高壓過程。然而,離子液體不僅非常昂貴,而且難以降解,這對環(huán)境污染很大。低共熔溶劑是一個(gè)很好的選擇,因?yàn)榈凸踩廴軇┚哂信c離子液體類似的優(yōu)點(diǎn)。此外,它易于合成,毒性低,價(jià)格低廉,克服了離子液體的局限性,在電鍍,金屬沉積,納米材料,氣體吸附等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。本文利用氯化膽堿/乙二醇作為反應(yīng)介質(zhì),以鈦酸四丁酯和氫氧化鈉溶液為原料,在常壓低溫條件下合成出了具有較好電化學(xué)性能的Na2Ti307電極材料,并探究了低共熔溶劑的使用量、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、燒結(jié)時(shí)間、燒結(jié)溫度對材料的微觀樣貌及電化學(xué)性能的影響。并利用循環(huán)伏安法對合成Na2Ti307材料的儲鈉機(jī)理進(jìn)行了分...

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號說明
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鈉離子電池簡介
    1.3 鈉離子電池負(fù)極材料Na₂Ti₃O₇的簡介
        1.3.1 鈉離子電池負(fù)極材料Na₂Ti₃O₇的研究進(jìn)展
        1.3.2 鈉離子電池負(fù)極材料Na₂Ti₃O₇的制備方法
            1.3.2.1 水熱法
            1.3.2.2 高溫固相法
            1.3.2.3 溶膠-凝膠法
    1.4 低共熔溶劑的簡介
    1.5 超級電容器及鈉離子電容器的簡介
        1.5.1 超級電容器的簡介
            1.5.1.1 雙電層電容器
            1.5.1.2 法拉第贗電容器
            1.5.1.3 混合型電化學(xué)電容器
        1.5.2 鈉離子電容器的發(fā)展
            1.5.2.1 鈉離子電容器的組成與結(jié)構(gòu)
            1.5.2.2 鈉離子電容器的儲能機(jī)理
            1.5.2.3 鈉離子電容器電極材料
            1.5.2.4 鈉離子電容器的研究現(xiàn)狀
    1.6 本文選題依據(jù)及研究內(nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)部分
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備
    2.2 材料的制備
        2.2.1 低共熔溶劑的制備
        2.2.2 Na₂Ti₃O₇的制備
    2.3 材料的形貌與結(jié)構(gòu)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射線光電子能譜分析(XPS)
        2.3.5 比表面積和孔徑分析
    2.4 材料的電化學(xué)性能表征
        2.4.1 電極片的制備
        2.4.2 半電池的組裝
        2.4.3 恒流充放電測試
        2.4.4 循環(huán)伏安測試
        2.4.5 電化學(xué)阻抗測試
    2.5 材料的電容性能表征
        2.5.1 電極片的制備
        2.5.2 鈉離子電容器的組裝
        2.5.3 三電極體系的測試
        2.5.4 循環(huán)伏安測試
        2.5.5 恒電流充放電測試
        2.5.6 循環(huán)壽命測試
        2.5.7 電容器的計(jì)算公式
            2.5.7.1 比容量的計(jì)算
            2.5.7.2 比能量的計(jì)算
            2.5.7.3 功率密度的計(jì)算
第三章 低共熔溶劑體系合成Na₂Ti₃O₇的合成工藝
    3.1 低共熔溶劑的使用量對材料的影響
    3.2 反應(yīng)溫度對材料的影響
    3.3 反應(yīng)時(shí)間對材料的影響
    3.4 燒結(jié)溫度對材料的影響
    3.5 燒結(jié)時(shí)間對材料的影響
    3.6 低共熔溶劑合成Na₂Ti₃O₇的工藝分析
    3.7 本章小結(jié)
第四章 低共熔溶劑合成Na₂Ti₃O₇的儲鈉機(jī)理
第五章 低共熔溶劑合成Na₂Ti₃O₇的電容應(yīng)用
    5.1 鈉離子混合電容器的組裝和活性碳材料的選擇
    5.2 AC/NTO@CNT鈉離子電容器的性能
    5.3 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文



本文編號：4014981