設(shè)計(jì)和研制儲(chǔ)能優(yōu)異、安全性好的負(fù)極材料已成為鋰/鈉離子電池技術(shù)快速發(fā)展的關(guān)鍵。大量的理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)探索表明,以Li4Ti5O12、NaTi2（P04）3為典型代表的鈦基化合物具有資源豐富、充放電電壓平臺(tái)高而安全性好、循環(huán)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),是一類極具潛力的鋰/鈉離子電池負(fù)極材料。然而,這類材料具有共同的缺點(diǎn):（1）電子、離子輸運(yùn)性能差;（2）理論容量偏低�；谶@些鈦基材料構(gòu)筑的鋰/鈉離子電池負(fù)極的能量密度、快充放電能力及長(zhǎng)循環(huán)穩(wěn)定性等不理想,難以滿足實(shí)際應(yīng)用的要求。因此,有必要探尋有效普適的策略,實(shí)現(xiàn)這些材料儲(chǔ)能能力的增強(qiáng)調(diào)控,改善其作為鋰/鈉離子電池負(fù)極的綜合性能。另一方面,傳統(tǒng)電池負(fù)極一般是由活性材料通過(guò)添加導(dǎo)電與粘結(jié)劑后成漿涂于金屬集流體上。粘結(jié)劑和金屬集流體通常會(huì)對(duì)鋰/鈉離子電池的性能帶來(lái)不可忽略的負(fù)面效應(yīng),不利于功率/能量密度的提高。因此,利用鈦基材料構(gòu)筑儲(chǔ)鋰/儲(chǔ)鈉性能優(yōu)異的柔性、自支撐電極也引起了研究者的廣泛關(guān)注。本文以Li4Ti5O12和NaTi2（PO4）3為研究對(duì)象,期望通過(guò)納米結(jié)構(gòu)調(diào)控、復(fù)合材料設(shè)計(jì)、表面修飾及其組合策略提高材料的儲(chǔ)能能力,發(fā)展自組裝方法制備高性能柔性、... 

【文章來(lái)源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁(yè)數(shù)】：144 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１四種類型鋰離子／鈉離子電池結(jié)構(gòu)圖［２６Ｉ（ａ）圓柱形電池；（ｂ）棱柱形電池；（ｃ）紐??扣電池；（ｄ）扁平型??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ?ｏｆ?ａｌｋａｌｉ－ｉｏｎ?ｂａｔｔｅｒｙ，?（ａ）?Ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ；??ｂｒｉｓｍａｔｉｃｃｃｏｉｎｄｔｈｉｎ?ａｎｄ?ｆｌａｔ．??

?１．?２．?２鋰／鈉離子電池的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)??如圖１．１所示，鋰／鈉離子電池的結(jié)構(gòu)組成類似，主要包括正極材料、負(fù)極材??料、電解液隔膜和外殼。??Ｉ???????????ｉ??ｉ?（ａ）?Ｌｉｑｕｉｄ?ｆｌｉｏｃｔｒｏｌｙｔｅ?（ｂ）??ｆｔ?＾??Ｓｅｐｙａｔｏｒ———＾?????ｓ?上；??！?〇?Ｔ?＂??Ｉ?Ｉ：?Ｃｏｌｔ?ｃａｈ??｜?－－?丨?Ｉ??Ｓｅｐａｒａｔｏｒ??｜?（Ｃ）?Ａｌ?Ｍｅｓｈ??ＬｉＱＵｉｄ?（ｄ）?＾＊＾，＞ＩＳ；，Ｃ?９＞９ＣＵ〇ｄ０??＇ｒ：－?…??ｉ?？?’暖之ｉ??！?Ｊ－￣￣Ｊ７ｖ?一??Ｃｅｌｔ?ｃａｎ??圖１．１四種類型鋰離子／鈉離子電池結(jié)構(gòu)圖［２６Ｉ（ａ）圓柱形電池；（ｂ）棱柱形電池；（ｃ）紐??扣電池；（ｄ）扁平型??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ?ｏｆ?ａｌｋａｌｉ－ｉｏｎ?ｂａｔｔｅｒｙ，?（ａ）?Ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ；??（ｂ）?ｐｒｉｓｍａｔｉｃ；?（ｃ）?ｃｏｉｎ；?（ｄ）?ｔｈｉｎ?ａｎｄ?ｆｌａｔ．??以鋰離子電池為例簡(jiǎn)要說(shuō)明各個(gè)組成部分的特點(diǎn)。其中負(fù)極材料主要特點(diǎn)是??電勢(shì)接近于鋰的電勢(shì)（－３．４?Ｖ），而且有非常好脫／嵌鋰性能的材料，比如：碳材??料（商業(yè)化的鋰離子電池負(fù)極材料為石墨）、硅基材料、金屬氧化物、金屬硫化??物等其它材料。正極材料主要是一些具有高的氧化電位、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且有很好脫嵌??鋰的材料

為鋰離子電池負(fù)極，展現(xiàn)出５４０?ｍＡｈ?ｆ的儲(chǔ)鋰性能［３７］。隨后研宄表明通過(guò)相似??的元素?fù)诫s（如：半徑為０．６５的氮和０．８５的硼）改善還原氧化石墨烯的電子導(dǎo)??電性，可以進(jìn)一步改善其能量密度和功率密度［３８］，如圖１．３ａ所示。另一方面，??科研工作者通過(guò)模擬計(jì)算，發(fā)現(xiàn)還原氧化石墨烯相對(duì)于石墨具有更好的鈉離子儲(chǔ)??存性能［３９］；實(shí)驗(yàn)上，研究者通過(guò)５００攝氏度處理得到還原氧化石墨烯，作為鈉離??子電池負(fù)極在０．１?Ａ?ｆ的電流密度下，展現(xiàn)出１４０?ｍＡｈ?ｆ的比容量除了石??墨烯，研究者對(duì)類石墨烯二維碳片的儲(chǔ)鋰／儲(chǔ)鈉性能也開(kāi)展了大量的研宂，并發(fā)??現(xiàn)它們具有良好的電化學(xué)性能。例如Ｃａｏ等人［４１］通過(guò)石墨化天然蠶絲制備的碳??納米片，在０．０１－３?Ｖ電壓測(cè)試范圍內(nèi)，電流密度為０．１?Ａｆ１時(shí)，可逆容量可達(dá)到??１９１３?ｍＡｈ?ｆ?（圖１．３ｂ所示）。不過(guò)石墨烯和二維碳片作為一類超薄二維材料，??易自堆疊和團(tuán)聚

【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]柔性鋰（鈉）硫電池和鋰（鈉）硒電池正極材料的制備及電化學(xué)性能研究[D]. 曾林超.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016
[2]基于二氧化鈦的納米復(fù)合電極材料的設(shè)計(jì)合成及其電化學(xué)儲(chǔ)鋰/鈉特性研究[D]. 陳朝吉.華中科技大學(xué) 2015
[3]鋰/鈉離子電池負(fù)極材料的制備和性能表征[D]. 王佳慶.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015
[4]鈦基氧化物鋰離子電池負(fù)極材料的制備及電化學(xué)性能研究[D]. 喬蕓.華中科技大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3523814