鋰離子電池由于高容量,高能量密度等特有的優(yōu)點已經(jīng)成功應用到各種便攜設備和電動車上。在鋰離子電池負極材料研究中,商業(yè)化的石墨負極因為較低的容量難以滿足社會對儲能設備的要求,而無機負極在鋰離子脫嵌過程中往往伴隨著嚴重的體積膨脹,導致容量快速衰減。與此同時,有機負極由于其分子結構可設計,環(huán)境友好,成本低廉等優(yōu)點吸引了研究人員的廣泛關注,并且放電后沒有明顯的體積膨脹現(xiàn)象,因而,我們可以通過官能團的設計和顯微形態(tài)的調(diào)整設計出具有更高容量和倍率性能的電極材料。然而,導電性差、易溶解于電解液和暴露的活性點位有限成為有機材料電化學性能提升的主要挑戰(zhàn)。針對有機電極所存在的固有的缺點,本文嘗試通過小分子鈉鹽化的方法抑制其在電解液中溶解,三明治層狀結構的設計來加快鋰離子的脫嵌速率,活性顆粒納米化的手段獲得更多的活性位點,多孔聚合物骨架的搭建獲得優(yōu)異的循環(huán)性能,主要內(nèi)容如下:(1)為了降低有機羰基負極材料在電解液中的溶解性、以獲得優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性能,將易溶于電解液的小分子有機羰基化合物鈉鹽化,制成不溶于電解液的羧酸鈉鹽(具體為檸檬酸鈉、酒石酸鈉、草酸鈉和均苯四甲酸鈉),實驗結果顯示,草酸鈉、酒石酸鈉、檸檬酸鈉...

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 鋰離子電池發(fā)展概述
        1.1.1 引言
        1.1.2 鋰離子電池的組成和工作原理
    1.2 鋰離子電池無機負極的研究進展
    1.3 共軛有機負極的研究進展
        1.3.1 有機電極的優(yōu)勢和所遇挑戰(zhàn)
        1.3.2 共軛有機負極的分類
        1.3.3 共軛類有機負極的研究進展
    1.4 本論文研究目的、內(nèi)容及創(chuàng)新性
        1.4.1 研究目的與意義
        1.4.2 研究的主要內(nèi)容
        1.4.3 論文的創(chuàng)新點
第二章 實驗設備、材料和研究方法
    2.1 實驗設備及儀器
    2.2 試劑藥品
    2.3 材料的制備
        2.3.1 羧酸鈉鹽的預處理
        2.3.2 三明治層狀4-硝基釔酞菁的合成
        2.3.3 MAVA-PcNi的合成
        2.3.4 納米線、納米棒、塊狀NTCDA電極的制備
        2.3.5 NTCDA電極與粉末在電解液中溶液的配制
    2.4 材料結構表征
    2.5 材料電化學性能測試
        2.5.1 電極的制備及電池的組裝
        2.5.2 電池的電化學性能測試
第三章 羧酸鈉鹽衍生化合物作為高性能的電化學儲能材料
    3.1 羧酸鈉鹽的結構表征
        3.1.1 羧酸鈉鹽的XRD及 TGA/DTA分析
        3.1.2 羧酸鈉鹽的SEM分析
    3.2 羧酸鈉鹽的電化學性能
        3.2.1 羧酸鈉鹽的首次充放電曲線和CV分析
        3.2.2 羧酸鈉鹽的EIS分析
        3.2.3 各種羧酸鈉鹽的循環(huán)及倍率性能分析
    3.3 反應機理的分析
    3.4 本章小結
第四章 穩(wěn)定二維三明治層狀酞菁化合物作為高性能鋰離子電池負極材料
    4.1 層狀釔酞菁的結構表征
    4.2 層狀釔酞菁的電化學性能
        4.2.1 層狀釔酞菁作為鋰電負極的電化學性能
        4.2.2 TNY-Pc的全電池的測試
    4.3 層狀釔酞菁的機理分析
    4.4 本章小結
第五章 多孔硅藻土復合NTCDA納米線作為鋰離子電池高性能負極材料
    5.1 NTCDA的結構表征
        5.1.1 NTCDA的紅外、TGA/DTA和 XRD測試分析
        5.1.2 NTCDA電極SEM分析
        5.1.3 NTCDA電極的BET測試分析
    5.2 不同形貌的NTCDA的電化學性能
        5.2.1 硅藻土的成分及電化學性能
        5.2.2 NTCDA的 CV及充放電曲線
        5.2.3 NTCDA的 EIS分析
        5.2.4 NTCDA的循環(huán)和倍率性能分析
    5.3 NTCDA的反應機理
    5.4 本章小結
第六章 酞菁接枝MA-VA有機框架聚合物的制備及其儲鋰/鈉性能研究
    6.1 MA-VA-PcNi的結構表征
        6.1.1 MA-VA-PcNi的紅外、TGA/DTA和 XRD測試
        6.1.2 MA-VA-PcNi電極的SEM分析
    6.2 MA-VA-PcNi的電化學性能
        6.2.1 MA-VA-PcNi用作鋰離子電池負極的電化學性能分析
        6.2.2 MA-VA-PcNi用于鈉離子電池負極的電化學性能
        6.2.3 MAVAPcNi電極的EIS測試分析
    6.3 MA-VA-PcNi的反應機理
        6.3.1 MA-VA-PcNi的脫嵌鋰反應機制
        6.3.2 MA-VA-PcNi的脫嵌鈉反應機制
    6.4 本章小結
第七章 結論
參考文獻
致謝
攻讀學位期間的研究成果



本文編號：3737271