| 题名 | 金属硫化物电极材料的设计与电化学储钠性能的研究 |
| 作者 | 杨青青 |
| 答辩日期 | 2018 |
| 导师 | 康龙 ; 刘卯成 |
| 关键词 | 钠离子电池 金属硫化物 电极材料 电化学 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 电极材料在钠离子电池的发展中起着至关重要的作用,为了让钠离子电池能够得到广泛的应用,最重要的就是研发出适合钠离子稳定脱嵌的正负极电极材料。本文简单介绍了各类钠离子电池电极材料的研究进展和所存在的问题,并在这些电极材料的基础上提出了金属硫化物电极材料。本文主要是采用不同的制备方法合成了不同种类的金属硫化物电极材料并对其储钠特性进行了研究。主要研究内容如下:一、以WO3和硫脲为前驱体,在管式炉中900℃高温烧结3 h得到了二维层状结构的WS2纳米片,并且在层与层之间存在着一定的空隙,这种空隙有利于钠离子的插入和脱嵌,同时也方便电解液的浸透。所制备的WS2纳米片电极材料展现出良好的电化学储钠性能:0.1 A g-1的电流密度下放电比容量为356.8 m Ah g-1,在经过100次循环之后,还具有169.5 m Ah g-1的放电比容量。这主要是由于WS2在被还原成为W的时候,同时还会有Na2S的产生,这就导致了容量的损失。WS2纳米片电极材料具有层状结构,有利于钠离子的嵌入和脱出并且提供了较短的扩散路径,另外电极材料和电解液之间也得到了充分的浸润和接触。二、由于Mo S2的电导率比较差并且结构也不稳定,在作为钠离子电池负极材料时展现出较差的循环稳定性和倍率性能。在这项工作当中,我们通过简单的机械合金化的方法制备了二维插层结构的Mo S2/graphite复合材料。石墨将改善导电性并防止在充放电过程中Mo S2层的聚集以及结构崩塌。Mo S2/graphite复合材料具有优异的钠离子储存性能。它在0.1 A g-1的电流密度下提供358.2 m Ah g-1的放电比容量,在经过800次充放电循环之后,放电比容量能够保留244 m Ah g-1,容量保持率为68.1%。在电流密度分别为0.1和1 A g-1时,平均放电比容量保持250.9和225.4 m Ah g-1,表现出优异的倍率性能。以上所述的良好的电化学性能归因于石墨的加入所形成的插层结构,对Mo S2的导电性和结构稳定性有了很大的改善。三、通过简单的一步水热法合成了Ni3S2/Ni复合物,其中Ni3S2纳米线是直接在镍泡沫基底上原位生长,这种结构的设计避免了导电剂和粘结剂的使用。泡沫镍基底具有三维多孔的结构,能够有效的缓解充放电过程所引起的Ni3S2的体积变化,同时缩短了钠离子的扩散路径,并且高的电子导电率以及无粘结剂性能将加速电子转移和电极反应的进行。Ni3S2/Ni电极材料展现出良好的循环稳定性、高的比容量和卓越的倍率性能,它在0.2 A g-1的电流密度提供584.2 m Ah g-1的首次放电比容量,并且在100次循环后容量保持率为91.9%(保留536.9 m Ah g-1)。另外,Ni3S2/Ni//AC的不对称钠离子电容器表现出高的能量密度和功率密度。同时,通过非原位XRD研究也证明了钠离子在Ni3S2/Ni电极材料当中的转化反应机理。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 61 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/93595]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 杨青青. 金属硫化物电极材料的设计与电化学储钠性能的研究[D]. 2018. |
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