检索结果-南通市图书馆

nasicon结构正极材料用于钠离子电池的研究进展

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

无机化学学报 2019年第9期35卷 1535-1550页

作者：谷振一郭晋芝杨洋赵欣欣杨旭聂雪娇何晓燕吴兴隆伊犁师范大学化学与环境科学学院伊宁835100 东北师范大学紫外光发射材料与技术教育部重点实验室长春130024 东北师范大学化学学院动力电池国家地方联合工程实验室长春130024

随着二次电池技术的迅速发展,锂离子电池(LIBs)已经成为了当今社会一种重要的储能装置。然而,地壳中锂资源有限、含锂化合物价格昂贵,因此科研工作者正在积极寻找LIBs的替代品。钠离子电池(SIBs)具有与LIBs相似的工作原理,且钠元素在地... 详细信息

随着二次电池技术的迅速发展,锂离子电池(LIBs)已经成为了当今社会一种重要的储能装置。然而,地壳中锂资源有限、含锂化合物价格昂贵,因此科研工作者正在积极寻找LIBs的替代品。钠离子电池(SIBs)具有与LIBs相似的工作原理,且钠元素在地球上储量更丰富更均匀、价格更低廉,使得SIBs成为了最有希望替代LIBs的新型二次电池体系之一。不过,钠离子半径较大、充放电过程中电极材料的不可逆性更明显等缺点,明显地增加了开发高性能SIBs的难度。因此,寻找具有优异性能的电极材料,成为了当前SIBs研究的难点和重点。钠超离子导体(nasicon)结构材料是一类具有超快钠离子传导能力的化合物,在脱/嵌钠过程中具有离子传导率高、结构稳定等优点,表现出明显的应用潜力。本文将在介绍nasicon材料晶体结构的基础上,重点从过渡金属种类与个数,以及阴离子调控的角度,总结其研究进展,并分析了该类材料面临的主要问题和挑战。

关键词：钠离子电池正极材料 nasicon结构磷酸盐

nasicon结构钠离子固体电解质及固态钠电池应用研究进展

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

储能科学与技术 2020年第5期9卷 1284-1299页

作者：杨菁刘高瞻沈麟姚霞银中国科学院宁波材料技术与工程研究所浙江宁波315201 中国科学院大学北京100049

钠离子电池由于原料成本低廉、来源广泛,被视作锂离子电池最具竞争力的替代体系之一。然而,传统钠离子电池中使用易燃的有机电解液存在漏液、燃烧乃至爆炸的安全隐患。nasicon结构固体电解质材料具有安全性能高、稳定性良好、成本低廉... 详细信息

钠离子电池由于原料成本低廉、来源广泛,被视作锂离子电池最具竞争力的替代体系之一。然而,传统钠离子电池中使用易燃的有机电解液存在漏液、燃烧乃至爆炸的安全隐患。nasicon结构固体电解质材料具有安全性能高、稳定性良好、成本低廉、环境友好等优点,可代替有机电解液与隔膜从而实现固态钠电池,是能源存储领域的研究热点。然而其电导率仍需进一步提升、与电极间界面阻抗大的问题,限制了其进一步应用。针对目前nasicon结构固体电解质存在的问题,本文首先介绍了其晶体结构和钠离子传输机理,分析了影响晶粒电导率和晶界电导率的主要因素,分别总结了提高晶粒电导率和晶界电导率的改性方法,指出合适离子取代、提高物相纯度和致密度是电导率提高的有效途径。此外,本文阐述了nasicon结构固体电解质材料在固态钠电池应用中存在的界面问题,总结分析了现有界面改性的策略,指出对新型修饰材料和复合材料的探索有望进一步改善固体电解质与电极的界面特性。最后,对nasicon结构固体电解质材料的研究进行了展望。

关键词：钠离子固体电解质 nasicon结构离子电导率界面改性固态钠电池

nasicon结构钠离子电池正极材料Na3CrV(PO4)3和Na4CrMn(PO4)3的制备及储钠性能研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

NASICON结构钠离子电池正极材料Na3CrV(PO4)3和Na4CrMn(PO4)3的制...

作者：张铭传桂林理工大学

学位级别：硕士

当今科学技术的飞快进步和基础设施建设的高质量发展使人们对电力能源的需求成倍的增加,寻找并开发大规模的能源储存系统和智能电网是眼下的当务之急。钠离子电池(SIB)作为一种新型的能源储存技术在近期已经受到了较为明显的关注。与市... 详细信息

当今科学技术的飞快进步和基础设施建设的高质量发展使人们对电力能源的需求成倍的增加,寻找并开发大规模的能源储存系统和智能电网是眼下的当务之急。钠离子电池(SIB)作为一种新型的能源储存技术在近期已经受到了较为明显的关注。与市场火热的锂离子电池(LIB)相比而言,得益于地球上蕴藏着分布广泛且丰富的钠盐资源,钠离子电池在成本上具有显著的优势,且钠元素与锂元素处在同一主族,钠离子电池的工作原理与锂离子电池十分相似。上述因素使得钠离子电池在未来的能量储存领域方面具有十分广阔的前景,是锂离子电池的合适替代品。钠超离子导体(nasicon)是一种典型的聚阴离子型钠离子电池电极材料。其具有较好的热稳定性和安全性,独特的三维开放骨架结构使其拥有较大的间隙位点,这为钠离子的快速传输提供了大量的通道。但因为它本身电子电导率较低的缺点,导致其在电化学测试中表现出不佳的循环稳定性和倍率性能,这限制了其进一步的应用。本文合成制备了NaCrV(PO)和NaCrMn(PO)两种nasicon结构钠离子电池正极材料,并选用不同的碳源在电极材料表面进行包覆处理以达到改性目的,碳包覆后构建成的三维导电网络结构可以增加材料颗粒间和颗粒表面的导电性,同时提高了钠离子的扩散速率,从而让材料的电化学储钠性能得到明显改善。本文的研究内容简要如下:(1)采用溶胶-凝胶法合成了nasicon结构NaCrV(PO)@C钠离子电池正极材料,所包覆的碳源为聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30)和柠檬酸,通过相关电化学测试来观察碳包覆对NaCrV(PO)材料电化学性能的改善情况。经实验结果表明,碳包覆后材料的电化学性能大大提高,当电压范围为2.5～4.3 V时,材料在5 C倍率下循环500圈后拥有78 m Ah·g的放电比容量,而当电压范围为1.3～4.3 V时,材料在1 C倍率下循环100圈后表现出167 m Ah·g的放电比容量,在20 C大倍率下循环500圈后拥有90 m Ah·g的放电比容量。电化学阻抗谱(EIS)计算得到NaCrV(PO)@C和NaCrV(PO)的钠离子扩散系数分别为5.0×10cm·s和6.81×10 cm·s,表明材料包覆碳源后钠离子可以进行更快的传输。(2)采用溶胶-凝胶法合成了nasicon结构NaCrMn(PO)@C钠离子电池正极材料,所包覆的碳源为抗坏血酸(维生素C)和柠檬酸。通过相关电化学测试来观察碳包覆对NaCrMn(PO)材料电化学性能的改善情况。实验结果表明碳包覆后材料的比容量也有了明显的提高,当电压范围为1.5～4.5 V时,材料在0.1 C倍率下循环50圈后拥有78.5 m Ah·g的放电比容量,而在10 C和20 C大倍率下循环500圈后放电比容量分别为50、61 m Ah·g,相比之下未经过碳包覆的原始材料放电比容量仅为24、23 m Ah·g,碳包覆处理后使得材料的比容量提升了100%。用电化学阻抗谱(EIS)计算得出NaCrMn(PO)@C材料的钠离子扩散系数为4.60×10 cm·s,远大于其碳包覆前的离子扩散系数(8.57×10cm·s),从侧面证明了碳包覆对材料电化学性能的提升作用。

关键词：钠离子电池 Na3CrV(PO4)3和Na4CrMn(PO4)3正极材料碳包覆 nasicon结构

nasicon结构过渡金属磷酸盐的氧化还原反应能级

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

电子材料快报 1998年第2期 13-14页

作者：一民

Na_(3)Zr_(2)Si_(2)PO_(12)固态电解质研究进展

维普期刊数据库评论

在线全文

维普期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

电源技术 2022年第2期46卷 109-114页

作者：郭俊张宏吴勇民汤卫平陕西科技大学机电工程学院陕西西安710021 上海空间电源研究所空间电源技术国家重点实验室上海200245

钠离子电池具有资源丰富、能量密度高等优点,使用固态电解质的固态钠电池兼具高安全性成为研究热点。固态电解质是超离子导体,是固态电池关键材料。Na_(3)Zr_(2)Si_(2)PO_(12)是钠超离子导体(nasicon)中最具代表性的固态电解质材料。总... 详细信息

钠离子电池具有资源丰富、能量密度高等优点,使用固态电解质的固态钠电池兼具高安全性成为研究热点。固态电解质是超离子导体,是固态电池关键材料。Na_(3)Zr_(2)Si_(2)PO_(12)是钠超离子导体(nasicon)中最具代表性的固态电解质材料。总结了Na_(3)Zr_(2)Si_(2)PO_(12)材料的结构、离子传输机制及其相互关系,旨在从机理上理解Na_(3)Zr_(2)Si_(2)PO_(12)固态电解质中钠离子传输性能;总结了主要制备方法,指出了不同方法的优缺点;在提升离子电导率方面,对合成工艺、掺杂、界面因素进行了总结,力求归纳和探索合成高性能钠离子固态电解质的途径。

关键词： nasicon结构钠离子固态电池固态电解质 Na_(3)Zr_(2)Si_(2)PO_(12) 离子电导率

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

锂离子电池磷酸钛锂材料的研究进展

电源技术 2022年第11期46卷 1217-1220页

作者：郭子祥解玉龙刘士钰秦学青海民族大学化学化工学院青藏高原资源化学与生态环境保护国家民委重点实验室青海西宁810007 天津大学理学院化学系天津300350

nasicon结构的聚阴离子型化合物磷酸钛锂[LiTi_(2)(PO_(4))_(3)]因其稳定的三维结构、高离子电导率(2.0×10^(-6)S/cm)、稳定的工作电压等优点引起了人们广泛关注。科研工作者将其应用于水系锂离子电池负极材料、锂离子电池材料包覆层... 详细信息

nasicon结构的聚阴离子型化合物磷酸钛锂[LiTi_(2)(PO_(4))_(3)]因其稳定的三维结构、高离子电导率(2.0×10^(-6)S/cm)、稳定的工作电压等优点引起了人们广泛关注。科研工作者将其应用于水系锂离子电池负极材料、锂离子电池材料包覆层等方面,但LiTi_(2)(PO_(4))_(3)的电子导电性差制约了材料的发展。综述了LiTi_(2)(PO_(4))_(3)的结构和性能特点、制备方法以及针对导电性差的改性方法,并对LiTi_(2)(PO_(4))_(3)材料发展方向做出了展望。

关键词： nasicon结构磷酸钛锂改性

锰掺杂nasicon型钠电正极材料磷酸钒钠的研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

锰掺杂NASICON型钠电正极材料磷酸钒钠的研究

作者：李俊朋北京化工大学

学位级别：硕士

钠离子电池由于其资源丰富、成本低廉且具有与锂离子电池相似的工作原理而被认为是大规模储能系统的有力竞争者之一,其中,高性能正极材料的开发至关重要。层状金属氧化物正极材料具有较高的比容量,但是循环稳定性较差。nasicon(Na-ion s... 详细信息

钠离子电池由于其资源丰富、成本低廉且具有与锂离子电池相似的工作原理而被认为是大规模储能系统的有力竞争者之一,其中,高性能正极材料的开发至关重要。层状金属氧化物正极材料具有较高的比容量,但是循环稳定性较差。nasicon(Na-ion super ionic cond uctor)型正极材料因其结构稳定和离子电导率高等优点而受到了广泛关注。经典nasicon结构NaV(PO)具有优异的循环稳定性,但是V成本昂贵;通过廉价的Mn取代V得到的NaMn V(PO)在2.5-3.8 V实现了较高的工作电压和循环稳定性,但是在拓宽电压窗口到2.5-4.2 V时容量衰减严重。因此,研究其宽电压窗口下影响反应的作用机理,有助于循环性能的改善。采用简单的溶胶凝胶法制备了Mn掺杂的NaVMn(PO)以及在不同Mn含量下利用电化学惰性元素(Al、Cr)掺杂的NaVMnM(PO)和NaVMnAl(PO)正极材料,并且对其结构形貌及电化学性能进行了研究。通过控制变量法分别研究了Mn的Jahn-Teller效应和V/V反应程度对于电化学性能的影响。电化学测试结果表明,NaVMn(PO)的电化学可逆性和稳定性随着Mn含量的增加先提高后降低;当Mn含量相同时,NaVMnM(PO)中通过电化学惰性元素(Al、Cr)掺杂可以得到更多的高电压放电容量,但是更小离子半径V的生成引起结构收缩导致电化学稳定性变差;当Al含量相同时,提高Mn的含量不能得到更多的高电压放电容量,导致V/V反应的可逆性降低。因此,在2.7-4.2 V内,适宜含量Mn掺杂的NaVMn(PO)实现了稳定可逆的高电压容量,同时兼顾优异的循环稳定性(1 C时500圈循环后容量保持率为82.54%)。

关键词：钠离子电池正极材料 nasicon结构磷酸钒锰钠掺杂

固体电解质用磷酸盐材料的制备、结构和性能研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

固体电解质用磷酸盐材料的制备、结构和性能研究

作者：钟杨桂林电子科技大学

学位级别：硕士

固体电解质因其特殊的综合性能和高安全可靠性,可作为取代传统锂电池有机电解液的候选材料,因此,研发高离子导电性的固体电解质是重要的发展方向。本文以nasicon(Na superionic conductor)型磷酸盐陶瓷和玻璃陶瓷固体电解质为研究对象,... 详细信息

固体电解质因其特殊的综合性能和高安全可靠性,可作为取代传统锂电池有机电解液的候选材料,因此,研发高离子导电性的固体电解质是重要的发展方向。本文以nasicon(Na superionic conductor)型磷酸盐陶瓷和玻璃陶瓷固体电解质为研究对象,探索提高固体电解质电导率的方法,为研究和开发高性能固体电解质材料提供理论和实践依据。主要研究内容如下:用固相烧结法制备三价M阳离子(Al、Cr)掺杂LiTi(PO)(LTP)基陶瓷电解质。重点研究了掺杂离子和热处理工艺对相组成、微观结构和电性能的影响。研究表明,合适制备工艺和掺杂离子的选用对材料性能影响显著,Al和Cr离子掺杂改性后材料的离子电导率提高了两个数量级,相对密度提高到92.1%。Al离子掺杂效果最佳,制备陶瓷的最大电导率为4.56×10S cm,比纯LTP陶瓷提高了69倍,最低活化能为0.293 e V。采用固相烧结法制备了50LiO-50PO(LP)/LiAlTi(PO)(LATP)玻璃陶瓷材料。研究了添加LP玻璃对LATP陶瓷结构和电性能的影响。利用DSC、SEM、拉曼光谱分析玻璃陶瓷的物相及结构变化,以及利用阻抗谱分析高低温晶粒、晶界电导率和活化能。结果表明:低熔点玻璃以液相形式促进陶瓷材料的烧结,致密化温度降低到850℃,电导率提高到8.20×10S cm,活化能降低到0.263 e V。利用高温熔融-整体受控析晶法制备LiO-AlO-(SiO)-TiO-PO体系玻璃陶瓷。系统研究了添加不同SiO对结构和性能的影响。利用DSC研究了玻璃的析晶动力学,结果表明,基础玻璃添加SiO后ΔT(T-T)增大,提高了玻璃的形成能力。玻璃的析晶活化能为407 KJ/mol,晶化指数表明玻璃为一维整体析晶。XRD测定表明玻璃陶瓷主晶相为LiTi(PO),存在少量杂质相(Al PO、TiO)。玻璃的离子导电性很差在10S cm级,晶化后的玻璃陶瓷离子电导率达到10S cm级。添加SiO=2的玻璃陶瓷,在950°C热处理获得最大电导率6.01×10S cm,活化能最低为0.298 e V,是不含SiO玻璃陶瓷的1.4倍。所制备的玻璃陶瓷有望用于固体电解质领域。

关键词：固体电解质离子电导率 nasicon结构 LiTi2(PO4)3 玻璃陶瓷

nasicon型NaXMTi(PO4)3电极材料的合成及储钠性能研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

NASICON型NaXMTi(PO4)3电极材料的合成及储钠性能研究

作者：柳道坤青岛科技大学

学位级别：硕士

最近,锂离子电池(LIBs)在能源存储和电动汽车上的广泛应用,使能源系统发生了革命性的变化。随着对锂离子电池需求的快速增长,地壳中锂储量不足(～0.0065%)推高了锂盐的价格,限制了锂离子电池的大规模应用。钠是碱金属家族的另一成员,由... 详细信息

最近,锂离子电池(LIBs)在能源存储和电动汽车上的广泛应用,使能源系统发生了革命性的变化。随着对锂离子电池需求的快速增长,地壳中锂储量不足(～0.0065%)推高了锂盐的价格,限制了锂离子电池的大规模应用。钠是碱金属家族的另一成员,由于地壳中钠的储量大(～2.64%),钠离子电池(SIBs)能量密度高,被认为是可充电电池的有利替代品。然而,由于Na的尺寸(1.02?)大于Li(0.76?),这将导致电极材料结构坍塌和动力学迟缓,因此开发适合Na存储的电极材料面临着巨大的挑战。高性能的SIBs需要具有优异的比容量、电压和循环寿命的先进正极材料。近年来,具有钠超离子导体(nasicon)结构的材料因其独特的晶体结构、组分多样、高离子导电性和良好的热稳定性而受到人们的广泛关注。然而,其可逆容量和工作电压需要进一步改进,以满足实际应用。为了满足SIBs正极材料的实际要求,本论文旨在合成高可逆容量、高工作电压的nasicon型电极材料,进行如下工作:1.采用简单廉价的溶胶-凝胶法合成还原氧化石墨烯复合的NaMn Ti(PO)颗粒,将其用于钠离子电池的正极材料,具有良好的库仑效率和循环性能。通过调节4.3-1.5 V的窗口实现了三电子反应,对应着Ti/Ti、Mn/Mn、Mn/Mn的阶梯式氧化还原。还原氧化石墨烯纳米片有助于电子的快速转移,防止电极材料的结构坍塌。重要的是,NaMn Ti(PO)/rGO在0.1、0.5和5 C下分别提供了103.3、89.8、65.4 m Ah g的比容量,在1 C下500次循环后可逆容量为68.3 m Ah g,容量保留率为81.5%,展示出较高的倍率性能和良好的循环稳定性。优异的电化学性能使NMTP/rGO成为一种可靠的钠离子电池正极材料。2.钠超离子导体(nasicon)材料被认为是钠离子电池的有竞争性的正极材料,但由于可逆容量有限,其实际应用仍受到阻碍。在本次工作中,设计了三金属nasicon结构的NaMnVTi(PO),并结合还原氧化石墨烯(NMVTP/rGO)作为正极材料。NMVTP/rGO受益于Mn、V和Ti的多步氧化还原,实现了较高的可逆容量和较宽的工作电压。NaMnVTi(PO)和rGO的小尺寸保证了电荷的快速迁移。还原氧化石墨烯能抑制了电极材料的溶解。因此,NMVTP/rGO在0.1 C时具有284.6 m Ah g的较大容量,倍率性能高(1 C为170.2m Ah g,5 C为108.5 m Ah g),具有良好的循环稳定性。这项工作为设计高容量钠离子电池的三金属nasicon结构材料提供了新的策略。3.为了提高材料的工作电压,依据Cr/Cr的高氧化还原电位(4.5 V),利用溶胶-凝胶法合成了与还原氧化石墨烯结合的NaMnCrTi(PO)复合材料记为NMCTP/rGO。通过对比发现在650°C下合成的材料在4.65-1.5 V的高电压窗口下可以可逆循环,当电流密度为0.1 C时具有215.9 m Ah g高放电比容量和541.8 Wh kg的高能量密度,即使在10和20 C的大电流密度下,NMCTP/rGO-650仍有不错的可逆容量。50次循环后可逆容量为102.7 m Ah g,容量保留率为83.8%。

关键词： nasicon结构还原石墨烯钠离子电池正极