水系钠离子电池磷酸盐正极材料的合成与表征

发布时间：2024-03-03 21:37

　　水系钠离子电池具有高安全性、价格低廉、环境友好等特点。在大规模储能领域中,具有广阔的应用前景。但是,由于缺乏电化学性能优异的正极材料,限制了水系钠离子电池的进一步应用。因此,需要开发合适的水系钠离子电池正极材料。Na⁺离子半径大,扩散动力学更为迟滞,因而材料的结构对快速可逆脱嵌Na⁺离子有重要影响。本课题选取具有NASICON结构(钠的超离子导体)的NaTi₂(PO₄)₃和Na₃V₂(PO₄)₃为主要研究对象。对于前者,将高氧化还原电位的Mn²⁺和V³⁺离子掺入到NaTi₂(PO₄)₃中以提高NaTi₂(PO₄)₃充放电电压。对于后者,通过掺入Mg²⁺或Al³⁺改善Na

【文章页数】：104 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 主要的钠电池体系
        1.2.1 钠硫电池
        1.2.2 钠-氯化镍电池
        1.2.3 钠空气电池
        1.2.4 有机体系钠离子电池
    1.3 水系钠离子电池
        1.3.1 工作原理
        1.3.2 正极材料
        1.3.3 负极材料
    1.4 NASICON结构的磷酸盐类正极材料
        1.4.1 基于NaTi₂(PO₄)₃结构的正极
        1.4.2 基于Na₃V₂(PO₄)₃结构的正极
    1.5 研究思路及研究内容
第2章 实验部分
    2.1 实验药品和仪器
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 实验仪器
    2.2 材料性能表征
        2.2.1 X射线衍射分析
        2.2.2 扫描电子显微镜
        2.2.3 XPS分析
        2.2.4 热分析
    2.3 电化学性能测试
        2.3.1 循环伏安测试
        2.3.2 充放电测试
        2.3.3 电化学阻抗测试
第3章 Na₃MnTi(PO₄)₃材料的合成与表征
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 材料制备
        3.2.2 极片制作和电池组装
        3.2.3 性能测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 溶胶凝胶法制备的Na₃MnTi(PO₄)3

        3.3.2 固相法制备的Na₃MnTi(PO₄)₃

        3.3.3 沉淀法制备的Na₃MnTi(PO₄)₃

        3.3.4 喷雾干燥法制备的Na₃MnTi(PO₄)₃

        3.3.5 两种柠檬酸含量的对比实验
        3.3.6 不同Mn含量实验
    3.4 本章总结
第4章 Na₂VTi(PO₄)₃材料的合成与表征
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 材料制备
        4.2.2 极片制作和电池组装
        4.2.3 性能测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 物相分析
        4.3.2 电化学性能分析
    4.4 本章总结
第5章 Na_3+xV_2-xMg_x(PO₄)₃材料的合成与表征
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 材料制备
        5.2.2 极片制作和电池组装
        5.2.3 性能测试
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 物相和形貌分析
        5.3.2 电化学性能分析
        5.3.3 x=0.06样品的非原位XRD分析
    5.4 本章总结
第6章 Na₃V_2-xAl_x(PO₄)₃材料的合成与表征
    6.1 引言
    6.2 实验部分
        6.2.1 材料制备
        6.2.2 极片制作和电池组装
        6.2.3 性能测试
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 物相和形貌分析
        6.3.2 电化学性能分析
        6.3.3 x=0.03样品的性能分析
    6.4 本章总结
第7章 全文总结与展望
参考文献
致谢
作者简介和主要研究成果



本文编号：3918385