钠离子电池磷基负极材料的制备与表征

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:einsun007
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
锂离子电池在近年的化学储能领域一直牢牢占据着主导地位,但锂元素在地壳中的丰度较低,锂、钴等金属的价格一直居高不下,这限制了锂离子电池的进一步大规模应用。钠离子电池有着和锂离子电池相似的充放电原理,且因为其自然储量丰富,价格低廉等优点,成为大规模储能最理想的选择之一。在目前所有已报道的钠离子电池负极材料中,红磷材料具有最高的理论比容量2596 mAh g-1和较低的电压平台,且红磷的化学稳定性好,资源储量丰富,成本低廉,因此红磷是商业化钠离子电池负极材料最有竞争力的候选者之一。但是红磷材料本身的导电性较差(10-1414 S/cm),在充放电过程中材料的体积膨胀≥500%,这些问题都严重阻碍了红磷作为钠离子电池负极材料的商业化应用,针对以上问题,本文主要在红磷材料的合金化以及纳米化两方面进行了研究。对于红磷材料合金化的研究,我们首先采用简单的球磨法和低温溶剂热法制备了Sn4P3/C复合材料,并分别对其进行了微观形貌表征和电化学性能表征,并分析了Sn4P3/C材料的充放电反应机理,其中球磨时间30 h时制得的Sn4P3/C复合材料比容量为510 mAh g-1,循环80次后容量保持率为68%,材料的首次库伦效率为60%,循环三周后库伦效率稳定在98%以上。通过引入电解液添加剂FEC,对比发现FEC的加入有利于电池生成更加稳定的SEI膜,显著增强了Sn4P3/C复合材料的循环稳定性;但较厚的SEI膜同样会使得电荷迁移阻抗增加,降低了Sn4P3/C电极的首圈比容量。对于红磷纳米化方法的研究,我们利用导电性高,比表面积和孔隙丰富的硬碳材料作为基体材料,用红磷材料对其进行改性,研究了简单球磨法和蒸发-沉积法制备的RP/HC复合材料的工艺参数,并对制得的磷碳材料进行了结构表征和电化学性能表征。本文利用蒸发-沉积法成功制备出了纳米级的红磷材料,复合材料首次充电比容量为820 mAh g-1循环100圈后比容量仍然有608 mAh g-1,容量保持率为74.2%;首次库伦效率为76.7%,循环数圈后库伦效率稳定在98%以上,复合材料获得了远高于传统硬碳材料比容量和首次库伦效率。本文使用普鲁士蓝材料与RP/HC负极组成扣式全电池进行电化学性能测试,全电池在前三圈的充电比容量分别为131 mAh g-1,117 mAh g-1,105 mAh g-1,充电比容量分别为99 mAh g-1,91 mAh g-1,84 mAh g-1;全电池循环20次后充电比容量为45 mAh g-1,充电比容量为40 mAh g-1;全电池首次库伦效率为75.4%,数圈后库伦效率稳定在87%以上。
其他文献
【目的】探讨SREBP1通过Wnt/β-catenin信号通路参与食管鳞癌细胞增殖和侵袭转移的相关机制【方法】(1)基于Oncomine中两个独立数据库分析了SREBP1在食管鳞癌组织和癌旁正常组
以肼(N2H4)作为燃料的直接肼燃料电池(DHFC)因其具有众多优点而受到广泛关注。首先,肼发生电化学氧化反应只产生氮气和水,不会对环境造成污染。其次,肼燃料电池拥有较高的理论电动势(1.56 V)和理论能量密度(5.42 Wh·g-1)。最后,肼燃料电池可以在较温和的温度范围内使用。然而,肼的电化学氧化反应动力学上的缓慢是肼燃料电池面临的关键因素。因此,发展高催化活性的肼燃料电池阳极电催化剂对于
第一部分兔急性颅高压模型的建立目的通过硬膜外球囊压迫法建立稳定的兔急性颅高压动物模型,为探讨控制减压治疗重型颅脑损伤的基础研究提供稳定可靠的动物模型。方法采用硬
目的:探讨血清性激素、促性腺激素及其比值与育龄男性精液质量、精子受精能力及生育力相关关系,并寻找可量化的判断精液参数、精子受精能力及男性生育力是否正常的指标。方法
在当今国际社会,能源和环境问题是一个重要课题。化石能源日渐枯竭,环境问题日益恶化,这些问题都必须有效地解决。现代社会一直在寻找一种清洁、廉价、可再生的新型能源来替代传统的化石能源。而燃料电池和电解水制氢作为新时代最重要的替代性能源之一,在工业应用和基础研究方面都受到了很大的重视。燃料电池的关键在于高效的催化剂的设计,目前最有效的催化剂是Pt基催化剂,然而其高成本和较低的稳定性阻碍了它的商业应用。因
肌动蛋白作为一种球状蛋白质,基本存在于所有真核细胞中,并且可以通过聚合形成丝状肌动蛋白(Actin Fliament,F-actin),是细胞骨架及肌肉收缩装置的基本组成成分。在动物细胞中许多必须的生理过程都需要肌动蛋白的动态变化,如细胞迁移,细胞分裂以及细胞的内吞作用等等。过去的数十年中,F-actin的动力学一直是研究的热点,该领域至今仍然充满了争议以及未知。在这篇论文中,我们发现了一个新的肌
N-酰氧基邻苯二甲酰亚胺酯是一类在有机合成中常用到的脱羧试剂,在过去的几十年里有机化学家利用它实现了各种各样的反应。本研究开发了一种新颖的N-酰氧基邻苯二甲酰亚胺烷基羧酸酯作为酰亚胺化试剂使N-甲基苯胺的氮邻位C-H活化,成功构建了C-N键,合成了一系列叔胺的酰亚胺化产物。利用N-酰氧基邻苯二甲酰亚胺烷基羧酸酯作为酰亚胺化试剂具有原料容易制备,价格便宜的特点,同时新颖地利用了可见光这种绿色的合成方
目的:锂盐是双相障碍(bipolar disorder,BD)维持期经典的药物治疗选择,但一些新型的药物(如鲁拉西酮等)和联合治疗方式也被评估应用于该适应症。应用网络Meta分析(network me
目的饮酒是造成某些疾病的主要风险因素,近年来,饮酒对认知功能受损的影响机制越来越受到人们的关注。其中,ALDH2是体内参与乙醇相关代谢的重要酶之一。已有研究发现,ALDH2基
Fe_3O_4作为过渡金属氧化物之一,因其具有良好的磁性能,催化性能,生物相容性和低毒性等独特的性质,在催化处理有机污染物领域备受人们青睐。但Fe_3O_4纳米粒子作为催化剂在催化体系中,其各向异性偶极相互作用会引发粒子的聚集,从而破坏材料的分散性及催化活性。因此,需要合适的制备方法在Fe_3O_4基础上制备纳米复合材料,从而有效提升其催化活性。普鲁士蓝(PB)作为一种典型的氰基金属盐基配位聚合物