钠离子电池负极材料Na2Ti3O7@CNT的制备及电化学性能研究

摘要

随着社会的发展，钠离子电池于上世纪70年代末80年代初开始得到关注，但那时由于锂离子电池优异的电化学性能，钠离子电池并没有得到广泛研究。当前，由于能源资源有限，人类对锂资源的大量需求，锂资源(LiCO3)短缺成为了制约其发展的首要原因。因此，发展下一代价格合理、安全系数高及综合性能优异的新型储能材料显得尤其重要。与锂元素同处一个主族的钠元素，因其价格廉价、资源丰富，钠离子电池将会成为下一代能源电池的新宠，而且钠离子电池安全系数高于锂离子电池。这些都为钠离子电池的发展提供了坚实的基础。而创新钠离子电池的电极材料，正是实现其技术进步的重点。
　　本文通过水热合成法合成了钠离子电池钛酸盐负极材料 Na2Ti3O7@CNT，利用X-射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和热重/差热分析仪（TG）观测材料的结构、微观形貌和物理特性。通过电池测试系统和电化学供作站研究了该材料的电化学性能。结果显示，通过水热法制备的Na2Ti3O7@CNT材料改善了其原有的导电性能差的缺点，并展示了其较高的放电容量，首次放电容量为400 mAh g-1，并具备了较好的长循环性能和倍率性能，在0.1 C下50圈循环过后仍可保持容量在200 mAh g-1。30 C下放电容量为75 mAh g-1。同时利用煅烧(750℃) Na2Ti3O7方式合成的Na4Ti5O12也展现了其良好的形貌结构和较好的倍率性能。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪 论

1.1 钠离子电池简介

1.2钠离子电池正极材料研究进展

1.3钠离子电池负极材料研究进展

1.4钠离子电池负极材料Na2Ti3O7的研究进展

1.5钠离子电池的前景及展望

1.6 本论文的研究意义及内容

第二章 实验部分

2.1 实验试剂

2.2 实验仪器

2.3 材料样品表征

2.4 电化学性能表征

第三章 水热合成Na2Ti3O7@CNT及电化学性能研究

3.1 引言

3.2球墨机械方式复合

3.3 Insitu方式复合

3.4 Na2Ti3O7@CNT复合材料前驱体方式合成

3.5 Na2Ti3O7@CNT结构表征

3.6 样品热重/差热分析

3.7 样品SEM/TEM微观形貌表征

3.8 电化学性能分析

3.9本章小结

第四章 Na4Ti5O12的表征及电化学性能研究

4.1 引言

4.2 实验内容

4.3 Na4Ti5O12材料的结构表征

4.4 电化学性能分析

4.5 本章小结

第五章 结 论

5.1 结论

5.2 论文研究的创新性

5.3 工作展望

攻读硕士学位期间研究成果

参考文献

致谢