發(fā)布時(shí)間：2024-01-31 04:04

　　發(fā)展新型電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)利用清潔可再生能源是解決能源短缺環(huán)境污染問題的重要途徑。鈉離子電池因其潛在的低成本性、資源豐富等特點(diǎn)可以在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域應(yīng)用。硬碳材料被認(rèn)為是最具潛力的鈉離子電池負(fù)極材料。然而其性能需要進(jìn)一步提升以滿足產(chǎn)業(yè)化需求,同時(shí)硬碳材料的儲(chǔ)鈉機(jī)理仍存在爭(zhēng)議,需要進(jìn)一步研究。超級(jí)電容器因其高功率密度、超長(zhǎng)循環(huán)壽命等特點(diǎn)成為眾多學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn),但是其能量密度較低的問題限制其大規(guī)模應(yīng)用。提高活性炭電極材料的比電容值從而提高超級(jí)電容器能量密度是一個(gè)研究熱點(diǎn)。本文使用間苯二酚甲醛原料體系合成酚醛樹脂,在不同的炭化溫度處理后得到一系列的硬碳材料。其中使用1300℃處理得到的硬碳材料經(jīng)電化學(xué)測(cè)試表明具有407mAh/g的可逆儲(chǔ)鈉容量、88%的首次庫倫效率,在l00mAh/g電流密度循環(huán)200周后容量保持率為89.8%。該材料在鈉離子全電池中發(fā)揮容量為372mAh/g。同時(shí)對(duì)不同炭化溫度處理得到的硬碳材料使用ex suit XRD、不同掃速CV、HTEM、Raman等測(cè)試方法總結(jié)其結(jié)構(gòu)特性和儲(chǔ)鈉性能之間的構(gòu)效關(guān)系探索該硬碳材料的儲(chǔ)鈉機(jī)理。放電曲線中高電壓斜坡段容量由鈉離子在缺陷位存儲(chǔ)所貢獻(xiàn)...

【文章頁數(shù)】：82 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
        1.2.1 鈉離子電池工作原理
        1.2.2 鈉離子電池結(jié)構(gòu)
        1.2.3 鈉離子電池發(fā)展歷史與現(xiàn)狀
    1.3 鈉離子正極材料
        1.3.1 鈉層狀金屬氧化物
        1.3.2 聚陰離子型正極材料
        1.3.3 普魯士藍(lán)型正極材料
    1.4 鈉離子電池負(fù)極材料
        1.4.1 合金反應(yīng)負(fù)極材料
        1.4.2 金屬氧(硫)化物
        1.4.3 碳基負(fù)極材料
    1.5 超級(jí)電容器簡(jiǎn)介
        1.5.1 超級(jí)電容器原理
        1.5.2 超級(jí)電容器特點(diǎn)
        1.5.3 超級(jí)電容器分類
        1.5.4 超級(jí)電容器結(jié)構(gòu)
    1.6 超級(jí)電容器電極材料
        1.6.1 貴金屬氧化物
        1.6.2 過渡金屬氧化物
        1.6.3 碳基電極材料
    1.7 選題背景及研究?jī)?nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)及表征方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)原料與實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)所用儀器設(shè)備
    2.2 材料物理性質(zhì)表征方法
        2.2.1 熱重分析與示差掃描量熱法聯(lián)用(TG-DSC)
        2.2.2 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.2.3 X射線衍射分析(XRD)
        2.2.4 X射線光電子能譜(XPS)
        2.2.5 拉曼光譜分析(Raman)
        2.2.6 比表面積及孔結(jié)構(gòu)分析
        2.2.7 透射電子顯微鏡(HTEM)
    2.3 材料電化學(xué)性質(zhì)表征方法
        2.3.1 工作電極制備及電化學(xué)測(cè)試器件組裝
        2.3.2 電化學(xué)表征方法
第三章 酚醛樹脂基硬碳儲(chǔ)鈉性能研究
    3.1 引言
    3.2 酚醛樹脂基硬碳材料的制備
        3.2.1 前驅(qū)體選擇
        3.2.2 間苯二酚甲醛樹脂制備
        3.2.3 間苯二酚甲醛樹脂TG-DSC分析
        3.2.4 酚醛樹脂基硬碳材料的制備
    3.3 酚醛基樹脂硬碳材料物性表征
        3.3.1 微觀形貌分析(SEM)
        3.3.2 X射線衍射分析(XRD)
        3.3.3 激光拉曼光譜分析(Raman)
        3.3.4 高倍透射電子顯微鏡分析(HR-TEM)
        3.3.5 比表面積及孔結(jié)構(gòu)分析
        3.3.6 光電子能譜分析(XPS)
    3.4 酚醛基樹脂硬碳材料儲(chǔ)鈉性能
        3.4.1 循環(huán)伏安測(cè)試(CV)
        3.4.2 恒流充放電測(cè)試
        3.4.3 恒電流流間歇滴定測(cè)試(GITT)
        3.4.4 倍率性能測(cè)試
        3.4.5 循環(huán)穩(wěn)定性測(cè)試
    3.5 酚醛樹脂基硬碳儲(chǔ)鈉機(jī)理探索
        3.5.1 不同階段的容量貢獻(xiàn)比較
        3.5.2 不同炭化處理的硬碳材料的平均平臺(tái)電壓比較
        3.5.3 半電池過度放電放實(shí)驗(yàn)
        3.5.4 半原位X射線衍射(ex suit XRD)
        3.5.5 不同掃速循環(huán)伏安測(cè)試
    3.6 酚醛樹脂基硬碳在鈉離子電池中的性能研究
        3.6.1 鈉離子電池電極制備及電池組裝
        3.6.2 恒流充放電測(cè)試
        3.6.3 倍率性能測(cè)試
        3.6.4 循環(huán)穩(wěn)定性測(cè)試
    3.7 本章小結(jié)
第四章 酚醛樹脂基活性炭作為超級(jí)電容器電極材料性能研究
    4.1 引言
    4.2 分級(jí)孔道結(jié)構(gòu)活性炭材料制備
        4.2.1 間苯二酚甲醛樹脂合成
        4.2.2 前驅(qū)體的的碳化與活化
    4.3 分級(jí)孔道結(jié)構(gòu)活性炭材料物性表征
        4.3.1 活性炭材料微觀形貌分析(SEM)
        4.3.2 活性炭材料X射線衍射分析(XRD)
        4.3.3 活性炭材料激光拉曼光譜分析(Raman)
        4.3.4 活性炭材料比表面積及孔結(jié)構(gòu)分析
        4.3.5 活性炭材料X射線光電子能譜分析(XPS)
    4.4 分級(jí)孔道結(jié)構(gòu)活性炭材料電化學(xué)性能表征
        4.4.1 活性炭材料循環(huán)伏安測(cè)試
        4.4.2 活性炭材料交流阻抗測(cè)試
        4.4.3 活性炭材料電容性能
        4.4.4 活性炭材料能量與功率性能
        4.4.5 活性炭材料循環(huán)性能測(cè)試
    4.5 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
發(fā)表論文和參加科研情況
致謝



本文編號(hào)：3890934