錳基鈉離子電池電極材料的制備與性能研究.pdf

1、密級(jí)桂林電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文題目錳基鈉離子電池電極材料的制備與性能研究（英文）（英文）StudyonSynthesisPerfmanceofManganesebasedMaterialfNaionBatteries研究生學(xué)號(hào):1310302006研究生姓名:劉元平指導(dǎo)教師姓名、職務(wù)指導(dǎo)教師姓名、職務(wù):顏東亮教授申請(qǐng)學(xué)位門(mén)類(lèi):工程碩士學(xué)科、專(zhuān)學(xué)科、專(zhuān)業(yè)名稱(chēng):材料工程提交論文日期:2016年4月論文答辯日期:2016年6月摘要I摘要摘要

2、隨著新能源產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展和鋰資源的短缺，鈉離子電池作為一種儲(chǔ)能裝置是一種非常有競(jìng)爭(zhēng)力的鋰離子電池替代產(chǎn)品。特別是近年來(lái)電子產(chǎn)品和新能源動(dòng)力汽車(chē)的快速發(fā)展和應(yīng)用對(duì)高容量、壽命長(zhǎng)、安全性好的二次電池提供了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。電極材料對(duì)電池性能的發(fā)揮起著至關(guān)重要的影響，因此開(kāi)發(fā)出性能好、成本低、安全性好的鈉離子電池電極材料對(duì)工業(yè)及社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展具有重要的意義。本文針對(duì)改善電極材料的電化學(xué)性能做了以下工作：（1）采用改進(jìn)的固相反應(yīng)法合成微米級(jí)的N

3、a23MnO2顆粒。研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)n(Na)n(Mn)為0.69時(shí)，熱處理溫度為750℃時(shí)，可得到單一純相的Na23MnO2。掃描電鏡結(jié)果表明產(chǎn)物為層狀結(jié)構(gòu)，其顆粒由六邊形薄片緊密堆疊而成。Na23MnO2表現(xiàn)出良好的電化學(xué)性能。在180mAg的電流密度下，電極的初始容量為148.8mAhg，100圈后，容量保持率達(dá)到67.7%，并且有良好的倍率性能，在600mAg的電流密度下容量為90mAhg。（2）以廣西地區(qū)最多見(jiàn)的農(nóng)業(yè)廢棄物甘蔗渣為

4、生物模板，采用遺態(tài)法成功制備多級(jí)多孔Na23MnO2納米片。產(chǎn)物很好地繼承了甘蔗渣的片狀形貌，而且具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)。在50mAg電流密度下有199.8mAhg的初始容量，在高達(dá)200mAg的電流密度下仍釋放158.6mAhg的容量，200圈后的容量保持率達(dá)到61.4%，表現(xiàn)出良好的容量特性和循環(huán)壽命。（3）以天然棉花纖維為模板在n(Na)n(Mn)為0.48的條件下制備了中空管狀Na0.44MnO2。所得產(chǎn)物由納米棒分級(jí)組裝而成，且材

5、料表現(xiàn)為介孔特性，能有效緩沖電極材料在循環(huán)過(guò)程中產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)應(yīng)力和體積膨脹。電化學(xué)測(cè)試表明：在0.1C倍率下有120.4mAhg的放電容量，循環(huán)300圈后，容量保持率達(dá)93.3%。在5C的倍率下，循環(huán)900圈后，仍保留55.3mAhg的放電容量，具有良好的電化學(xué)性能。（4）采用生物遺態(tài)法以甘蔗渣為生物模板合成了具有介孔結(jié)構(gòu)的片狀MnCo2O4。在有機(jī)系電解液測(cè)試表明，介孔片狀MnCo2O4有著更高的比容量、循環(huán)穩(wěn)定性和更低的內(nèi)阻。在100