水基鈉離子電池負(fù)極材料NaTi2(PO4)3的制備與電化學(xué)機(jī)理的研究.pdf

1、近年來，可再生能源在世界范圍內(nèi)得到迅猛發(fā)展，而大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)是代替可再生能源，并且進(jìn)行發(fā)電技術(shù)的關(guān)鍵核心。由于鈉資源相對豐富，水基鈉離子電池被認(rèn)為是新一代電池的最佳選擇。而水基鈉離子電池使用無機(jī)鈉鹽水溶液作為電解質(zhì)溶液，可以從根源上消除安全隱患，它具有易組裝、價(jià)格低廉、綠色能源、功率高的優(yōu)勢。因此本論文以負(fù)極材料NaTi2(PO4)3為研究對象，優(yōu)選最佳合成條件，同時(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母男匝芯?，并以NaTi2(PO4)3為水基鈉離子電池負(fù)極材料

2、，研究其電池的電化學(xué)性能。
　　1、溶膠-凝膠法合成了NaTi2(PO4)3負(fù)極材料。將前驅(qū)體經(jīng)不同煅燒溫度600℃，700℃，800℃，900℃的處理，700℃顯示為最佳合成溫度。在此溫度下合成的NaTi2(PO4)3負(fù)極材料的相組成更純。不同溫度下的材料在1mol/L Na2SO4的水溶液里，進(jìn)行循環(huán)伏安測試對比，700℃下的材料有更好的循環(huán)可逆性，其氧化還原峰也最強(qiáng)。1mol/LNa2SO4的水溶液里電化學(xué)性能比較好，其在溶

3、液中的電化學(xué)行為也與文獻(xiàn)中報(bào)道的相似。
　　2、采用自組裝合成了分層多孔狀的NaTi2(PO4)3材料，材料的電化學(xué)性能用循環(huán)伏安曲線和充放電曲線來描述。與參照樣品對比，本電極材料的電化學(xué)性能測試結(jié)果最佳。本材料的擴(kuò)散系數(shù)為10-12-10-13cm2/s數(shù)量級(jí),大于兩種參照樣品的擴(kuò)散系數(shù)數(shù)量級(jí)。分層多孔狀的NaTi2(PO4)3材料在1C電流密度下比容量為129.4mAh·g-1，電流密度2C下獲得比容量為114mAh·g-1。

4、本材料在電流密度2C下交替循環(huán)300周之后，可以獲得穩(wěn)定的比容量92mAh·g-1，庫倫效率接近100℅。通過電化學(xué)的測試顯示出其具有良好的充放電性能和較高的充電比容量，并且該材料具有非常好的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　3、采用簡易的方法合成了核-殼復(fù)合結(jié)構(gòu)有序陣列的NaTi2(PO4)3材料，本材料與參照樣品對比，用循環(huán)伏安測試和充放電測試對材料進(jìn)行了表征。對該種材料進(jìn)行了交流阻抗測試，其測試結(jié)果顯示核-殼復(fù)合結(jié)構(gòu)有序陣列的NaTi2(P