基于醇钠材料的电极制备及其储钠性能研究

来源 :黑龙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:boshi9529
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有机电极材料具有丰富的可设计性、环境友好性和可持续性,是一种绿色电极材料。有机钠离子电极材料中一般都含有储能官能团和共轭芳香结构。然而,有机钠离子电极材料的储能官能团类别并不丰富,限制了有机电极材料的发展。本文提出了一类新的有机储能材料——有机醇盐,其活性分子中不含有共轭芳香结构,为有机钠离子电极材料的设计带来了新的思路。首先,本文以叔丁醇钠为示例,对有机醇盐电极材料进行了分析和验证。在电化学实验中,叔丁醇钠电极材料的充放电曲线有明显的工作平台,其循环伏安(CV)曲线具备明显的氧化还原峰。当叔丁醇钠作为可充电电池的正极材料时,钠离子电池的电压为2.4 V。叔丁醇钠有机电极材料在210 mAg-1的电流密度以及124 mAhg-1的容量下运行5000周期充放电循环,没有发现明显的容量衰减现象。采用红外光谱、核磁共振谱和扫描电镜对叔丁醇钠电极材料的电化学反应机理进行了分析。通过DFT计算对叔丁醇钠电极材料的结合能进行了分析。其次,本文以叔戊醇钠为示例,分析了有机醇盐电极材料的性能。叔戊醇钠电极的充放电曲线有明显的工作平台,其循环伏安(CV)曲线具备明显的氧化还原峰。叔戊醇钠作为可充电电池电极材料时的电压约为2.5V,在220mAg-1的电流密度以及111 mAhg-1的容量下运行3000周期充放电循环,没有发现明显的容量衰减现象。通过红外光谱、核磁共振光谱和扫描电镜对叔戊醇钠电极材料的电化学机理进行了分析。通过DFT计算分析了叔戊醇钠电极材料的结合能。最后,本文设计了一种负极材料和正极材料都是有机材料的原电池。当叔丁醇钠和叔戊醇钠分别作为原电池的负极材料时,有机原电池的电压为1.1 V,放电容量可以达到88 mAhg-1。采用红外光谱、核磁共振谱图和扫描电镜对有机原电池的电化学机理进行了分析。通过以上实验和理论分析,说明有机醇盐是一种性能良好的有机电极材料,为有机电极材料的设计提供了新的途径和思路。
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