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《宁波大学》 2017年
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水溶液电池负极材料的研究

陈超  
【摘要】:非水溶液钠离子电池近些年来也已经成为和锂离子电池一样受欢迎的研究热点。它的优点在于钠的成本低,相对于锂储量更多,且和锂离子电池相似的电化学性质,这些优点使钠离子电池可以得到大规模的应用。水溶液钠离子电池使钠成为电荷载体,不仅具有水溶液锂离子电池的安全性、环境友好和高能量密度等优点,同时水溶液电解液中的钠盐如硫酸钠(Na2SO4)、氯化钠(NaCl)和硝酸钠(NaNO3)成本更加低廉。近年来水溶液钠离子电池的电极材料也得到了一些发展。本论文主要通过溶胶凝胶法合成了水溶液钠离子电池负极材料NaTi_2(PO_4)_3和NaTi_2(PO_4)_3/C,并通过表征手段对材料进行结构分析以及测试材料的电化学性能表现,然后进一步研究了不同比例的镁掺杂对其结构和电化学性能的影响,具体内容如下:首先,通过溶胶凝胶法制备出了NaTi_2(PO_4)_3材料,然后通过与有机碳源的复合合成了NaTi_2(PO_4)_3/C材料。电化学测试结果表明NaTi_2(PO_4)_3/C材料显示出更好的容量性能和循环性能,在-1.0V~-0.2V的电压区间内,200mA·g-1的电流密度下首次放电比容量为101.5mAh·g-1,首圈后容量损失较大,之后容量趋于稳定,50圈后放电比容量为19.4mAh·g-1。而NaTi_2(PO_4)_3材料的首圈放电比容量仅为48.3mAh·g-1,占NaTi_2(PO_4)_3/C材料放电比容量的47.6%,50圈后放电比容量为8.2mAh·g-1,其容量保持率为17%,低于NaTi_2(PO_4)_3/C材料的19%。其次,采用溶胶凝胶法合成了镁含量分别为2%、5%、8%、11%、14%比例的NaTi_2(PO_4)_3/C材料,并对不同比例镁含量的NaTi_2(PO_4)_3/C材料进行表征和电化学性能测试。XRD显示材料的结构未发生大的改变,循环伏安(CV)显示5%和8%比例的NaTi_2(PO_4)_3/C材料氧化还原电对更加清晰明显,倍率循环图也可以看出5%和8%比例镁含量的NaTi_2(PO_4)_3/C材料首圈放电比容量较高,材料在循环过程中相对较稳定,充放电效率也较高。
【学位授予单位】:宁波大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM912

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