高性能鈉離子電池負(fù)極材料研究.pdf

1、隨著全球人口增長(zhǎng)，社會(huì)整體生活水平的提高，移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代的到來(lái)，我們能源消耗量不斷增加，對(duì)于二次電池的需求量也越來(lái)越大。Tesla純電動(dòng)汽車的推出引爆了電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)，電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)成了各大廠商競(jìng)相馳騁的一片綠地。同時(shí)，越來(lái)越惡劣的環(huán)境也催促我們盡快調(diào)整我們的能源結(jié)構(gòu)。因其高電壓、高能量密度以及好的循環(huán)穩(wěn)定性等特點(diǎn)，鋰離子電池被視為是電動(dòng)汽車的動(dòng)力電源。然而，鋰資源在地殼中的豐度很低，這成為鋰離子電池應(yīng)用的一個(gè)瓶頸。鈉資源豐富，而且鈉的化學(xué)性

2、質(zhì)和鋰相似。鈉離子電池的研究獲得廣泛關(guān)注，開(kāi)發(fā)性能優(yōu)異的鈉離子電池正負(fù)極材料極為關(guān)鍵。本論文旨在探索和研究性能優(yōu)異的儲(chǔ)鈉負(fù)極材料。
　　銻（Sb）被認(rèn)為是極有潛力的鈉離子負(fù)極材料，其理論比容量較高（660mAhg-1）。然而，銻在脫嵌鈉過(guò)程中有較大的體積效應(yīng)，完全嵌鈉后體積是沒(méi)有嵌鈉時(shí)的390％。在反復(fù)脫嵌鈉過(guò)程中，Sb顆粒會(huì)逐漸粉化，儲(chǔ)鈉容量逐漸損失。通過(guò)將銻顆粒納米化及對(duì)其進(jìn)行碳包覆可有效克服這一缺點(diǎn)。本論文采用水溶性的高分子

3、——?dú)ぞ厶恰鳛樘荚?，?jiǎn)便地合成了碳包覆的納米銻復(fù)合材料。得益于高分子鏈段上較多的有機(jī)基團(tuán)（-OH、-C=O、-N-H等），殼聚糖有極強(qiáng)的吸附重金屬離子的能力，在合成過(guò)程中能吸附在形成的銻氧化物顆粒表面，控制顆粒大小，從而為得到碳包覆的納米銻復(fù)合材料創(chuàng)造了良好的條件。合成得到的碳包覆納米銻（Sb/C）材料表現(xiàn)出較高的容量，極好的循環(huán)性能和倍率性能。在500mAg-1的電流下充放電，可逆比容量為402mAhg-1；在相同電流充放電下，1

4、00圈循環(huán)后容量保持率為94%。即使在32Ag-1的大電流充放電下，其可逆容量還有138mAhg-1，表明其極好的倍率性能。
　　有研究發(fā)現(xiàn)雖然紅磷有極高的儲(chǔ)鈉容量，但是紅磷的電導(dǎo)率極低且體積效應(yīng)巨大，因此難以直接將其用作鈉離子電池負(fù)極。然而磷在底殼中的儲(chǔ)量豐富，且過(guò)渡金屬磷化物物質(zhì)豐富，如果能找到合適的磷化物作為鈉離子電池負(fù)極而不是直接使用磷，一種低成本的鈉離子電池負(fù)極有可能被應(yīng)用。通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研以及實(shí)驗(yàn)探究，本論文成功合成碳包覆