铁基磷酸盐体系钠离子电池电极材料的制备及性能研究

《铁基磷酸盐体系钠离子电池电极材料的制备及性能研究》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、硕士学位论文铁基磷酸盐体系钠离子电池电极材料的制备及性能研究制备及性能研究作者姓名张辉学科专业材料物理与化学指导教师赵彦明教授所在学院材料科学与工程学院论文提交日期2018年4月SynthesisandPerformanceofIron-basedPhosphateElectrodeMaterialsforNa-ionBatteriesADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：HuiZhangSupervisor：Prof.ZhaoYanmingSouthChinaUnive

2、rsityofTechnologyGuangzhou,China摘要随着电动汽车以及大规模储能系统的不断升级，锂离子电池作为一种能够快速充放电及相对安全的储能体系在诸多领域得到了广泛应用。但由于锂资源含量少并且需求量增多，锂离子电池的成本逐步增高。由于钠与锂具有相似的理化性能且在地壳中钠资源较多，因此钠离子电池体系有望在某些领域替代锂离子电池。在钠离子电池电极材料的研究中，磷酸盐体系由于其结构稳定及安全性高得到了极大的关注。而价格低廉及环境友好的铁基磷酸盐材料更是钠离子电池电极材料的重点研究对象。本论文的主要研究内容为铁基磷酸盐体系钠离

3、子电池电极材料的制备及性能研究。第一，研究了Na2O-FeO-P2O5体系固相线下的相关系以及Na2-2xFe1+xP2O7的电化学性能；第二，首次合成了新型铁基磷酸盐NaxFe4(PO4)3(1.1

4、-0.05≤x≤0.22）固溶区，并研究了其结构变化和电化学性能。通过Rietveld精修结果发现其晶胞参数随着x呈线性变化。-1电化学测试结果表明在2.0-4.0V电压范围，10mAg电流密度下，Na2-2xFe1+xP2O7作为钠离子电池正极材料的可逆容量随着铁含量的不断增多而出现小幅度衰减。2.通过固相法合成了一种新型铁基磷酸盐化合物NaxFe4(PO4)3(1.1

5、当作为钠离子电池-1负极材料时，在10mAg电流密度下，Na1.1Fe4(PO4)3/C和Na1.2Fe4(PO4)3/C的首次放电-1-1和充电比容量分别是553和264mAhg及583和315mAhg。通过对比发现Na1.2Fe4(PO4)3/C作为电极材料的循环稳定性更好，在15个循环之后仍然保持100mAh-1g的可逆比容量。关键词：钠离子电池；相关系；电极材料；铁基磷酸盐IABSTRACTInthepastdecades,greatprogresshasbeenmadeintheapplicationoflithium-ion

6、batteries(LIBs).Duetothelesslithiumresourcesandtheincreasingdemand,thecostofLIBshasincreasedalot.Sodium-ionbatteries(SIBs)havethesimilarchemicalpropertiestothatoftheLIBsandthecostofSIBsismuchlower.SoSIBshavethepotentialtobeasustainablechoiceforLIBs.Amongtheinvestigationf

7、orelectrodematerialsofSIBs,phosphatematerialshavegainedmuchattentionforthestablestructureandsafetyperformance.Andtheiron-basedpolyanioniccompoundsarealsotheimportantpartfortheelectrodematerialsofSIBs,duetothelowcostandenvironmentalfriendliness.Inthisthesis,theresearchcon

8、tentconcernonthesynthesisandperformanceofiron-basedphosphateelectrodematerialsforNa-ionbatteries.Firstl