鈉離子電池由于其資源豐富、價(jià)格低廉且具有與鋰相近的理化性質(zhì),而被認(rèn)為是替代鋰離子電池在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域應(yīng)用的新電池體系。開發(fā)綜合性能優(yōu)異的負(fù)極材料對(duì)促進(jìn)鈉離子電池的發(fā)展具有重要意義。有序介孔碳有高比表面積和獨(dú)特的相互交聯(lián)的介孔孔道,有利于鈉離子的吸附和擴(kuò)散,是一種極具潛力的鈉離子電池負(fù)極材料,但存在導(dǎo)電性差、表面電化學(xué)活性位點(diǎn)少的問題。本文針對(duì)上述問題,對(duì)有序介孔碳進(jìn)行雜原子摻雜和氧官能化改性,以期制備高性能的鈉離子電池負(fù)極材料,并對(duì)其電化學(xué)性能和結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。主要研究結(jié)論如下:（1）通過一步法制備氮硫共摻雜的有序介孔碳,研究了不同摻雜量對(duì)有序介孔碳的層間距、缺陷、孔結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵等結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性質(zhì)的影響。此外,利用理論計(jì)算研究雜原子摻雜有序介孔碳的鈉離子吸附能和電子導(dǎo)電性。（2）氮硫原子共摻雜可以有效地提高有序介孔碳的電子導(dǎo)電性和增加缺陷位點(diǎn),從而改善電子轉(zhuǎn)移的效率和鈉離子的吸附過程。在硫脲和介孔碳質(zhì)量比為5:1時(shí),得到的氮硫共摻雜有序介孔碳表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能,在5 A g^-1的電流密度下循環(huán)3000周后仍然表現(xiàn)出220 mA h g^-1的... 

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鈉離子電池簡(jiǎn)介
    1.3 鈉離子電池的組成
        1.3.1 鈉離子電池正極材料
        1.3.2 鈉離子電池電解液
        1.3.3 鈉離子電池負(fù)極材料
    1.4 鈉離子電池負(fù)極材料
        1.4.1 嵌入類材料
        1.4.2 合金類材料
        1.4.3 轉(zhuǎn)化類材料
    1.5 碳負(fù)極材料研究進(jìn)展
    1.6 選題依據(jù)及內(nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)和方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器
        2.1.1 化學(xué)試劑及氣體
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.2 材料制備
        2.2.1 有序介孔碳的制備
        2.2.2 氮硫共摻雜有序介孔碳的制備
        2.2.3 氧官能化有序介孔碳的制備
    2.3 材料表征與測(cè)試方法
        2.3.1 X射線衍射分析
        2.3.2 拉曼光譜分析
        2.3.3 比表面積和孔分布分析
        2.3.4 掃描電子顯微鏡分析
        2.3.5 透射電子顯微鏡分析
        2.3.6 X射線近邊吸收光譜分析
        2.3.7 X射線光電子能譜分析
        2.3.8 傅里葉變換紅外光譜分析
        2.3.9 熱重-質(zhì)譜聯(lián)用測(cè)試
    2.4 材料電化學(xué)性能表征
        2.4.1 電極的制備
        2.4.2 鈉離子電池的組裝
        2.4.3 恒流充放電測(cè)試
        2.4.4 循環(huán)伏安法測(cè)試
        2.4.5 交流阻抗測(cè)試
第三章 氮硫共摻雜有序介孔碳的儲(chǔ)鈉性能研究
    3.1 引言
    3.2 氮硫共摻雜有序介孔碳的結(jié)構(gòu)表征
        3.2.1 晶體結(jié)構(gòu)表征
        3.2.2 比表面積測(cè)試
        3.2.3 形貌表征
        3.2.4 電子結(jié)構(gòu)表征
    3.3 氮硫共摻雜有序介孔碳的電化學(xué)性能測(cè)試
        3.3.1 循環(huán)伏安與充放電性能測(cè)試
        3.3.2 循環(huán)及倍率性能測(cè)試
        3.3.3 交流阻抗測(cè)試
        3.3.4 第一性原理計(jì)算
    3.4 本章小結(jié)
第四章 氧官能化有序介孔碳的儲(chǔ)鈉性能研究
    4.1 引言
    4.2 氧官能化有序介孔碳的結(jié)構(gòu)表征
        4.2.1 晶體結(jié)構(gòu)與形貌表征
        4.2.2 官能團(tuán)表征
    4.3 氧官能化有序介孔碳的電化學(xué)性能分析
        4.3.1 循環(huán)伏安與充放電性能測(cè)試
        4.3.2 循環(huán)及倍率性能測(cè)試
        4.3.3 交流阻抗測(cè)試
        4.3.4 電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論、創(chuàng)新點(diǎn)及展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    5.3 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間研究成果



本文編號(hào)：3729983