三维立体生物质碳基材料作为锂_钠离子电池负极材料的制备与性能研究

《三维立体生物质碳基材料作为锂_钠离子电池负极材料的制备与性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文三维立体生物质碳基材料作为锂/钠离子电池负极材料的制备与性能研究作者姓名熊嘉雯学科专业环境工程指导教师杨成浩教授所在学院环境与能源学院论文提交日期2018年5月PreparationandPerformanceStudyofBiomass3DCarbonBasedforLithium-ion/Sodium-ionBatteryAnodeMaterialsADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate:JiawenXiongSupervisor:Prof.ChenghaoYangS

2、outhChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TM911.4学校代号：10561学号：201520132817华南理工大学硕士学位论文三维立体生物质碳基材料作为锂/钠离子电池负极材料的制备与性能研究作者姓名：熊嘉雯指导教师姓名、职称：杨成浩教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：环境工程研究方向：新能源材料与器件论文提交日期：2018年5月4日论文答辩日期：2018年6月7日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：尹华（教授）委员：牛晓君（教授）、卢桂宁（研究员）、

3、黄碧纯（教授）、秦玉洁（副教授）摘要钠离子电池一直被视为是应用广泛的锂离子电池的下一代储能电池，无论锂离子电池还是钠离子电池，碳/碳基材料是作为负极材料的关键材料之一，而生物质材料，如过期的花粉和废弃的棉花均是生活废弃物，由于来源广泛，成本低廉并能循环利用能使其再资源化，达到对环境友好的目的。多种生物质材料已经被研究并应用于锂离子电池和钠离子电池中，在本文，使用氢氧化钾和硝酸镁作为活化剂分别对废弃的花粉和棉花球高温活化、碳化处理，均获得具有较大比表面积的三维多孔碳材料。以花粉为前驱体制备三维结构生物质碳的实验中，氢氧化钾与花粉生物质原料的最佳质量

4、比例为2:3。作为锂离子电池负极电极材料，在2Ag-1的恒电流密度下进行300次循环充放电后比容量为375mAhg-1；在0.1，0.5，1.0，2.0，5.0Ag-1电流下进行倍率测试，得到可逆容量分别为500，350，293，250，215mAhg-1。作为钠离子电池负极电极材料，在2.0Ag-1的恒电流密度下充放电200圈，得到270mAhg-1的比容量；在0.1，0.2，0.5，1.0，2.0，5.0Ag-1电流下进行倍率性能测试分别获得270，260，245，230，215，197mAhg-1的比容量。以棉花为前驱体，经过硝酸镁活化和高

5、温碳化处理后得到薄片状三维结构多孔碳材料，经过硫、氮共掺杂处理后获得性能更为优异的碳材料。作为锂离子电池负极电极材料的循环充放电测试中，在0.2Ag-1的电流密度下，循环150次后能达到1101.1mAhg-1的可逆容量；在10.0Ag-1的电流密度下循环5000次能保持531.2mAhg-1的可逆容量，而倍率性能测试中在0.1，0.2，0.5，1.0，2.0，5.0Ag-1的恒电流下可得到1443，1035，954，884，802和689mAhg-1的可逆容量。在钠离子电池充放电测试中，氮原子、硫原子共掺杂材料在1.0Ag-1的电流密度下循环2

6、00次能得到410mAhg-1的可逆容量，在2.0mAhg-1的电流密度下循环600次能保持351.1mAhg-1的容量，倍率性能测试在0.1，0.5，1.0，2.0，5.0和10.0Ag-1电流下达到505，430，400，360，320，219mAhg-1的可逆容量。这项工作为制备廉价、高性能的锂离子电池和钠离子电池负极生物质碳材料提供一个新的思路和可能。关键词：生物质碳；三维结构；氮、硫共掺杂；锂离子电池；钠离子电池IAbstractSodiumionbatteries(SIBs)arecurrentlybeingconsideredapr

7、omisingalternativetolithiumionbatteries(LIBs)forabroadrangeofenergystorage.Carbonbased/Carbonmaterialsareoneofthekeymaterials.Someofthebiomassmaterials,likelivingwastedpollenandcotton,areabundantsources,lowcost,environmentalfriendlyandcanbecircularlymadeforcarbonmaterials.Ava

8、stnumberoffunctionalmaterialshavebeeninvestigatedastheanodematerials