硫化亚铁/碳基复合材料的制备及其储钠性能研究

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:netgood
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
新型能源产业大规模发展,造成锂资源的大量开发,与金属锂相关的材料价格上涨,锂离子电池成本增大,阻碍了新能源产业发展。钠是锂的同族相邻元素,具有与锂相近的物理化学性质,并且分布广泛、储量丰富和价格低廉等优点突出,使钠离子电池替代锂离子电池成为可能。金属钠具有诸多优点,但钠离子电池未得到大规模利用,主要是缺乏合适的电极材料,尤其是负极材料。众多负极材料中,Fe S2具有价格低廉、开采便利和环境友好等优点,但其也存在充放电循环过程中体积变化较大,所制备电极容易受到破坏,循环寿命短的缺点。将Fe S2与碳材料结合制备复合材料是高效的改善其电化学性能的方法。本文通过多种方法制备硫化亚铁/碳基复合材料,增强其导电性,减缓充放电过程中的体积变化,延长循环寿命,并对其形貌结构和电化学性能进行测试。研究如下:(1)以四水氯化亚铁(FeCl2·4H2O)为原料,通过沉淀法在水溶液中制备Fe3O4前驱体,与硫粉煅烧后,得到Fe S2/Fe3O4混合物。在其表面包覆盐酸多巴胺层后煅烧,制得氮掺杂Fe S2/Fe3O4@C复合材料。掺氮碳层极大提高了硫化物活性物质的导电性,且在循环过程中保持材料结构完整。氮掺杂Fe S2/Fe3O4@C在500 m A g-1电流密度下,可逆比容量可达到700 m A h g-1以上;在500 m A g-1电流密度下,充放电循环250圈后,比容量仍保持在670 m A h g-1,保持率达98.6%(与前5圈数据比较);在10 A g-1大电流下,可逆比容量可达到330 m A h g-1。(2)以四水氯化亚铁(FeCl2·4H2O)为原料,加入碳纳米管(MWNT),以氯化钠(Na Cl)为模板,葡萄糖作碳源,冷冻干燥处理后,经硫粉硫化制得均一的MWNT@Fe S2@C复合材料。其中的MWNT网状结构不仅增强了硫化物材料导电性,而且为Fe S2在循环过程中的体积变化预留了空间,有效地保护材料结构。以Na Cl为模板制备的纳米微球形貌规整,且较小的尺寸可限制材料体积,维持基本形貌,同时缩短电子和钠离子在充放电过程中的传输距离。MWNT@Fe S2@C在1000 m A g-1电流密度下,特性比容量可达到580 m A h g-1以上;在10 A g-1大电流下,可逆比容量可达到250 m A h g-1。本论文通过将聚多巴胺和碳纳米管等碳基材料与Fe S2复合,增强材料导电性的同时,缓解Fe S2作电极材料时体积的剧烈变化,维持材料结构,改善其作为负极材料的钠离子电池的循环稳定性;通过引入氮元素,利用其强电负性,加速离子和电子在材料中的传输,使其具有较高的可逆比容量;并通过小粒径微球的制备,增大与电解液的接触面积的同时,减缓体积膨胀,使Fe S2负极材料电化学性能得到全面提升。
其他文献
学位
中层管理者在公司组织架构中处于中间位置,在决策层和执行层之间发挥桥梁作用,是公司发展的中流砥柱。在快速发展的背景下,中油管道山东分公司的人力资源工作存在一定的局限
2020年12月26日第十三届全国人民代表大会常务委员会第二十四次会议修订通过《中华人民共和国预防未成年人犯罪法》,并将于2021年6月1日起正式实施。文章从修订《中华人民共和国预防未成年人犯罪法》的总体思路着眼,归纳总结出新修订的《中华人民共和国预防未成年人犯罪法》亮点,如进一步强化了父母或其他监护人的教育职责,建立了家校合作机制,重新定义了严重不良行为,明确了严重不良行为的矫治实施主体,明确了专门学校及专门教育的地位并对专门学校的入学程序进行完善,对严重不良行为进行分级矫治教育并增加了专门矫治教育,与
芳烃的[3,3]-σ重排反应是获得芳烃衍生物的重要手段。近年来,芳基亚砜与特定亲核试剂,构建非稳定重排前体,进而引发[3,3]-σ重排的反应引起了合成化学家的关注。这类重排反
锂离子电池(Lithium-ion Battery,LiB)因其比传统铅蓄、镍镉等其他类型的电池的工作电压和比能量高且LiB无记忆效应、工作时间长等优点,被广泛使用在民用、军用、太空、储能等领域。然而,LiB通过其内部发生的一些物理化学变化实现充放电功能的同时,必然会导致其内部发生一些不可逆的变化。此外,电池还受到外部恶劣环境的影响。因此LiB的放电能力会随着循环次数的增加而逐渐下降,也就是说电池
学位
我国低阶煤的储量占煤炭总储量的占比高达55%以上,是今后我国能源的主要开发利用方向。因其自身水分、挥发分含量,相比于燃烧和气化,低阶煤热解技术是相对高效清洁的低阶煤利用技术,基于煤热解与半焦燃烧或气化的多联产技术被认为是一种很有前途的低阶煤分质利用途径。本论文提出了一种低阶煤热解-气化一体化油电联产系统。具体技术工艺是煤经下行床快速热解,利用低阶煤禀赋的高挥发特性,提取出煤焦油和煤气,携带热解反应
学位
学位
学位