近些年來,伴隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展,能源的消耗日益增大,作為主要能源的石油、天然氣等化石能源儲量急劇減少,并且在燃燒過程中帶來嚴重的環(huán)境污染問題,致使全球面臨著嚴峻的能源危機和環(huán)境污染等問題。近幾十年來,鋰離子電池的研究已經(jīng)取得極大進展并且商業(yè)化,但有限的鋰資源使得鋰離子電池的價格居高不下。為了滿足大規(guī)模儲能器件的要求,需要研發(fā)兼具價格低廉及高能量密度的其他二次儲能電池。由于鈉資源在全球分布廣泛、儲量豐富、成本較低,并且鈉具有與鋰相似的理化性質(zhì),因此,鈉離子電池以及其他儲鈉元件有希望取代鋰離子電池成為下一代高性能二次儲能電池。本論文以開發(fā)合適的儲鈉電極材料為目標,并且進一步研究了所制備電極材料的電化學性能和熱安全性能。我們首先概述了鋰離子電池的發(fā)展歷程,然后介紹了鈉離子電池的組成結(jié)構(gòu)和工作原理,并對當前鈉離子電池正、負極材料的研究熱點進行了總結(jié)。此外,我們介紹了硒作為電池電極材料的研究進展。第二章中,我們簡單介紹了電極材料制備過程中所用到的儀器,詳細闡述了靜電紡絲裝置和C80微量量熱儀,并對實驗中所用的各種表征手段進行了簡單介紹。第三章中,我們利用靜電紡絲技術(shù)制備了聚合物納米纖維薄膜,經(jīng)過... 

【文章來源】：中國科學技術(shù)大學安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

8650型號的鈉離子電池

１９８０年，Ｄｅｌａｍａｓ等人首次提出了嵌鈉的層狀氧化物概念，用ＮａｘＭｅ０２表??示，Ｍｅ為過渡金屬元素，如Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｔ丨等。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同可將層狀??過渡金屬氧化物劃分為４種結(jié)構(gòu)，如圖１．４所示，其中，０３和Ｐ２相結(jié)構(gòu)在高溫??下仍能保持穩(wěn)定。０３型層狀氧化物（ａ－ＮａＦｅ〇２、ａ－ＮａＭｎ０２、ＮａｔＦｅ＾ＭｍｄＣｈ、??ＮａＣｒ０２）中，Ｍｅ０２層中的氧依次按照ＡＢ、ＣＡ、ＢＣ的順序排列，過渡金屬離子??占據(jù)八面體間隙位，Ｍｅ〇２層與層之間的位置則被鈉離子占據(jù)。在充電狀態(tài)下鈉??離子從Ｍｅ０２層間脫出，０３型氧化物將會轉(zhuǎn)變?yōu)椋校承脱趸铩Ｔ冢校承脱趸??中，Ｍｅ０２層中的氧排列順序為ＡＢ、ＢＣ、ＣＡ，?Ｍｅ０２層與層之間也由八面體間??隙變?yōu)槿庵g隙，鈉離子仍占據(jù)間隙位置。Ｐ２型層狀氧化物（Ｎａａ６Ｍｎ０２、??５??

Ｔｉ、Ｖ等，Ｘ為Ｐ、Ｓ、Ｓｉ等，目前，研究較多的聚陰離子材料有ＮａＦｅＰ０４、ＮａＶ２（Ｐ〇４）３。??其中，ＮａＶ２（Ｐ０４）３是一種典型的ＮＡＳＣ丨ＯＮ化合物，具有獨特的三維開放的離子??通道，結(jié)構(gòu)示意圖如圖１．６所示，Ｐ〇４四面體與Ｖ０６八面體構(gòu)成三維骨架結(jié)構(gòu)，??鈉離子可占據(jù)骨架間空隙中的Ｎａｌ和Ｎａ２兩種位點。ＮａＶ２（Ｐ０４）３的獨特結(jié)構(gòu)使??其在嵌、脫鈉的過程中具有良好的離子導電性和較小的體積變化，并且有較高的??充放電平臺，是一種發(fā)展前景可觀的鈉離子電池電極材料之一。??ｌ?？?ａ??圖１．６不同視角下ＮａＶ２（Ｐ〇４）３的結(jié)構(gòu)示意圖［１０］??普魯士藍類化合物作為儲鈉正極材料，化學式為ＮａｘＭ［Ｆｅ（ＣＮ）６］ｙ，?Ｍ為Ｆｅ、??Ｃｏ、Ｎｉ等。近年來，普魯士藍類似物作為可充電電池的電極材料得到了深入的??研宄，由Ｆｅ－ＣＮ－Ｍ鏈構(gòu)成的三維骨架中心的立方體間隙可以儲存鈉離子。Ｙａｎｇ??等人制備的單晶ＦｅＦｅ（ＣＮ）６納米顆粒作為正極材料，圖１．７是ＦｅＦｅ（ＣＮ）６在鈉離??子電池中的氧化還原過程，首先一個鈉離子插入ＦｅｍＦｅｍ（ＣＮ）６將其還原成??ＮａＦｅｍＦｅｎ（ＣＮ）６


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