高性能鈉離子薄膜電池負極材料的研究.pdf

1、對于新能源社會的建設，規(guī)模儲電是眾多應用中的關鍵技術。要達到規(guī)模儲電的要求，首要因素是成本與環(huán)境友好，而能量密度次之。目前應用最廣的鋰離子電池由于其開采成本高等原因限制其大規(guī)模儲能。相比較而言，鈉離子電池具有資源豐富易開采、環(huán)境友好、原料豐富、成本低等優(yōu)點，符合規(guī)?；瘍δ軕靡蟆Ｒ虼水斍皟δ茈姵氐闹灰芯糠较驗殚_發(fā)具有更高能量密度、更長循環(huán)壽命以及更高安全性的鈉離子電池的電極材料。
　　本論文主要利用靜電噴霧沉積和化學合成法，分

2、別制備了碳包覆銻的薄膜(C/Sb)和納米多孔硬碳纖維負極材料，并對材料的碳包覆和納米多孔結構對電化學儲鈉性能的影響進行了系統(tǒng)研究。
　　在第一章中，簡要說明了鈉離子電池的基本組成結構和工作原理，并對常見的鈉離子電池正負極材料的研究現(xiàn)狀進行了綜述，按照其結構類型對于電極材料進行了分析。
　　靜電噴霧沉積作為一種薄膜的制備方法，在眾多領域內(nèi)都有所應用。在第二章中對這一技術的裝置和工作原理進行了闡述，并且對實驗中使用的其它儀器和表

3、征手段進行了介紹。
　　在第三章中，我們利用通過靜電噴霧技術制備三維網(wǎng)狀多孔C/Sb復合負極材料。它顯示出優(yōu)良的可逆容量和穩(wěn)定的循環(huán)性能:0.2C條件下可逆容量達到630 mAh g-1，達到理論比容量的96％。3C電流密度下900次循環(huán)后仍保持224mAh g-1的比容量。這歸因于獨特的網(wǎng)絡多孔結構設計:均一尺寸的納米級銻粒子更利于鈉離子的存儲;多孔碳基體能有效緩解銻粒子的團聚和體積膨脹;多孔網(wǎng)狀結構易于電解液的浸潤。
　

4、　在第四章中，我們選用具有高吸水性的細菌纖維素為模板，設計制備得到N，O共摻雜的三維納米多孔硬碳纖維材料。在合成過程中，通過調(diào)整KOH的用量，來控制所得三維納米多孔硬碳纖維的比表面積和孔徑大小。它展現(xiàn)了高的可逆容量和超長循環(huán)性能:在100 mAg-1條件下循環(huán)100次后保持545 mAhg-1的容量，在高電流密度2Ag-1下2000次長循環(huán)后仍維持240 mAg-1。此外我們對三維納米多孔碳纖維電極材料的儲鈉機理進行了探究，高的比表面積

5、和多孔結構更利于電解液的浸潤，而N，O共摻雜提高了碳材料的導電性和表面親水性。二者協(xié)同作用，實現(xiàn)有效提高其儲鈉的循環(huán)穩(wěn)定性和快速充放電性能。
　　在第四章的基礎上，在第五章中，我們成功合成了三維B,N共摻雜硬碳納米纖維自支撐電極材料，展現(xiàn)了優(yōu)異的電化學性能:100 mAg-1電流密度下100次循環(huán)后仍有581mAhg-1的比容量，且10Ag-1電流密度下比容量有277 mAhg-1。所得到的顯著性能歸因于B，N共摻雜所產(chǎn)生的缺陷、