【摘要】：鋰離子電池因能量密度高、自放電低、使用壽命長、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點已經(jīng)被應(yīng)用于便攜電子產(chǎn)品及電動汽車上,但鋰元素在地球上有限的含量及分布的不均勻限制了它的應(yīng)用。鈉與鋰具有相似的物理化學(xué)性質(zhì),且儲存量豐富,因此鈉離子電池可以成為鋰離子電池的理想取代品。然而,鈉離子的離子半徑(1.02?)遠(yuǎn)大于鋰離子的半徑(0.76?),因此適宜做鋰離子電池負(fù)極材料的材料不一定適用于鈉離子電池。負(fù)極材料作為電池的重要組成部分,發(fā)展性能優(yōu)異的鈉離子電池負(fù)極材料對于鈉離子電池的發(fā)展至關(guān)重要。合金及轉(zhuǎn)換型材料充放電過程中,因體積變化大導(dǎo)致材料結(jié)構(gòu)坍塌,限制其應(yīng)用,而嵌入型電池負(fù)極材料具有突出的結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有望實現(xiàn)商業(yè)化。本論文首先采用簡單的兩步法合成了T-Nb_2O_5@CNTs復(fù)合材料,碳納米管的加入在改善材料的導(dǎo)電性的同時,有效的減小了T-Nb_2O_5納米顆粒的粒徑,縮短了鈉離子的擴(kuò)散距離,從而提高T-Nb_2O_5@CNTs復(fù)合材料的電化學(xué)性能。在0.05 A g~(-1)、3.0A g~(-1)比容量分別可以達(dá)到205.2 mAh g~(-1)、110.6 mAh g~(-1),明顯高于T-Nb_2O_5的倍率性能(190.3 mAh g~(-1)、27.8 mAh g~(-1)在0.05 A g~(-1)、3.0 A g~(-1));T-Nb_2O_5@CNTs復(fù)合材料在0.5 A g~(-1)循環(huán)500圈后,復(fù)合材料的容量為98 mAh g~(-1),容量保持率為57%。T-Nb_2O_5@CNTs復(fù)合材料突出的電化學(xué)性能歸因于T-Nb_2O_5結(jié)構(gòu)中存在2D通道,使得鈉離子在重復(fù)嵌入/脫出過程中保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定以及碳納米管的優(yōu)異導(dǎo)電性。在第三章的基礎(chǔ)上,以紅磷作為磷源,通過兩步法合成了PNb_9O_(25)@CNTs復(fù)合材料。PNb_9O_(25)是由部分剪切結(jié)構(gòu)的NbO_6八面體與PO_4四面體構(gòu)成。PNb_9O_(25)中存在type-III和Type-IV空穴,這有利于離子的快速傳輸。PNb_9O_(25)@CNTs在0.05 A g~(-1)下,其首圈庫倫效率為83%,且在0.05 A g~(-1)、0.1 A g~(-1)、3.0 A g~(-1)、5.0 A g~(-1)容量分別為283.1 mAh g~(-1)、252.4 mAh g~(-1)、125.4 mAh g~(-1)、111.2 mAh g~(-1),當(dāng)回到0.05 A g~(-1)后,比容量可以達(dá)到220.9 mAh g~(-1),容量保持率為78%。同時,復(fù)合材料PNb_9O_(25)@CNTs具有突出的循環(huán)穩(wěn)定性,在0.5 A g~(-1)下循環(huán)500圈,容量仍然可以保持在85 mAh g~(-1),明顯高于PNb_9O_(25)的53.5 mAh g~(-1)。
【圖文】：

電池與鈉離子電池隨著時間的變化所發(fā)表刊物的數(shù)量結(jié)構(gòu)及工作原理由正極材料、負(fù)極材料、鈉離子電解液、隔膜以池正極材料，人們一般選擇一些具有較高電勢、鈉離子電池的正極材料。鈉離子電池正極材料[11-15]、具有隧道結(jié)構(gòu)的氧化物[16-19]、三維聚陰離時按照材料性質(zhì)的不同，可以將鈉離子電池負(fù)極主要包括無定形碳和石墨烯基材料[31-37]；（2）e 及 Sb 等）[38-42]；（3）過渡金屬氧化物和硫化Nb2O9）[56]。膜一般使用玻璃纖維隔膜，隔膜因厚度和孔隙的 whatman 玻璃纖維隔膜的型號可以分為：GF

燕山大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文具有不同結(jié)晶度的層狀金屬氧化物。根據(jù) Delmas 教授的3、P3、P2 等，其中 O 代表鈉離子在層狀金屬氧化物中所（Octahedral）；P 代表鈉離子在層狀金屬氧化物中是處代表最小氧原子層的密堆積重復(fù)周期是 2 或 3[65-67]。當(dāng)層子電池負(fù)極材料，因結(jié)構(gòu)中存在二維離子通道，這些通道，可以儲存大量的鈉離子。因此，作為鈉離子電池正極材有較高的能量密度。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM912;TB33

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本文編號：2621131