钠离子电容器正极材料制备及电化学性能研究

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1、中图分类号:TB332学校代码:10856M040112113学号:硕士学位论文Master’sThesis钠离子电容器正极材料制备论文题目及电化学性能研究材料物理与化学专业王淑云作者姓名赵家昌指导教师完成日期2014年12月上海工程技术大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所递交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法

2、律结果由本人承担。学位i仑文作者签名：ggpi曰期：丨巧年}月•日上海工程技术大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海工程技术大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密(请在以上方框内打“V”）学位论文作者签名:指导教师签名:曰期：年}月/2日曰期：年3

3、>月/乙曰中图分类号：TB332学校代码：10856学号：M040112113上海工程技术大学硕士学位论文钠离子电容器正极材料制备及电化学性能研究作者姓名：王淑云指导教师：赵家昌专业：材料物理与化学学院：化学化工学院申请学位：工学硕士完成时间：2014年12月评阅人：吴远东赖春艳答辩委员会主席：鲜跃仲教授成员：徐菁利教授宓一鸣教授吴远东教授郑文锐副教授UniversityCode：10856StudentID:M040112113RESEARCHONTHEPREPARATIONANDELECTRO-CHEMICA

4、LPROPERTIESOFTHECATHODEMATERIALSFORSODIUM-IONCAPACITORSCandidate:Wang,Shu-YunSupervisor:Zhao,Jia-ChangMajor:MaterialPhysicsandChemistryCollegeofChemistryandChemicalEngineeringShanghaiUniversityofEngineeringScienceShanghai,P.R.ChinaDecember,2014钠离子电容器正极材料制备及电化

5、学性能研究摘要近年来钠离子电容器逐渐成为电化学电容器领域研究的新热点，是一种混合型电化学电容器。相对于双电层电容器和钠离子电池，钠离子电容器综合了两者的优势性能，能更好的同时满足高能量、高密度的设备要求。对比有机电解液，水系电解液比有机电解液高出两个数量级的离子电导率，生产成本低，无须另外要求更高安全装置和外部保护电路防止过充，安全隐患小而且环境友好、操作简单等优点，因此选择水系钠离子电容器的电极材料为本文研究的重点。本文主要研究了磷酸钒钠(Na3V2(PO4)3)、钴酸钠(NaCo2O4)和锰酸钠(Na0.44

6、MnO2)三种材料的制备和作为钠离子电容器正极材料的电化学性能研究。采用XRD、TEM、SEM表征手段测试材料的结构和形貌，采用循环伏安测试、恒流充放电测试、循环寿命测试和电化学阻抗测试方法将Na3V2(PO4)3、NaCo2O4和Na0.44MnO2三种正极材料与活性炭（ActiveCarbon，AC）负极材料组装的钠离子电容器的电化学性能。选取溶胶凝胶法制得的Na3V2(PO4)3和Na3V2(PO4)3/C复合材料，并对组装的钠离子电容器Na3V2(PO4)3/AC，Na3V2(PO4)3-C/AC进行电化

7、学性能研究，在电压区间0-1.5V内，Na3V2(PO4)3-C/AC在电流密度0.65A/g下的比电容和比能量可达51.0F/g，15.9Wh/kg。Na3V2(PO4)3-C/AC经过100次循环寿命测试，比电容仍有80%的初始电容量；选取固相法和溶胶凝胶法采用不同焙烧温度制备出一系列的NaCo2O4材料，并对组装的钠离子电容器NaCo2O4/AC进行电化学性能研究，在电压区间0-1.5V内，不同条件制备的样品中选择最优的焙烧790℃的NaCo2O4/AC电容器，在电流密度1A/g下的比能量和比功率可达9.4

8、Wh/kg，208.6W/kg。NaCo2O4/AC经过200次循环寿命测试，比电容仍有80%的初始电容量；选取固相法和溶胶凝胶法采用不同焙烧温度制备出一系列的Na0.44MnO2材料，并对组装的钠离子电容器Na0.44MnO2/AC进行电化学性能研究，在电压区间0-1.5V内，不同条件制备的样品中选择最优的焙烧900℃的Na0.44MnO2/AC电容器，在电流密度1A/