锰掺杂NASICON型钠电正极材料磷酸钒钠的研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lcg512
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
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Na3V2(PO4)3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Na4Mn V(PO4)3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Na3+xV2-xMnx(PO4)3以及在不同Mn含量下利用电化学惰性元素(Al、Cr)掺杂的Na3.25V1.75-xMn0.25Mx(PO4)3和Na3.5V1.5-xMn0.5Alx(PO4)3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Mn3+的Jahn-Teller效应和V4+/V5+反应程度对于电化学性能的影响。电化学测试结果表明,Na3+xV2-xMnx(PO4)3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,Na3.25V1.75-xMn0.25Mx(PO4)3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V5+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V4+/V5+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Na3.25V1.75Mn0.25(PO4)3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%)。
其他文献
光致发光是指材料吸收特定波长的光(紫外光、可见光或红外光)受激发而产生发光的现象。其主要机理为材料光能之后,外层电子跃迁到非稳定态的激发态,然后返回基态,在这一过程中能量以光的形式释放。具有这样性质的材料,被称为光致发光材料。此类材料能实现光能转化为光能,具有转化特定信号的能力,是一种在承载信息方面极具潜力的材料。其中,以传统三维(3D)卤化铅钙钛矿材料Cs Pb X3(X=Cl、Br、I)为代表
学位
三维共价有机框架材料由于具有高表面积、低密度和丰富的活性位点以及单体分子可设计等优点,被广泛的应用于催化、电导率、光电器件、吸附分离和太阳能电池等方面。全共轭三维共价有机框架可以同时沿x、y和z三个方向提供扩展的π共轭延伸,可以克服共轭2D材料中存在的层间电荷传输瓶颈,有利于电子的传输。本文主要是基于三维马鞍状环八四烯四噻吩配体(COTh P-CHO)为构筑单元,设计合成了两种不同连接键的全共轭3
学位
本试验旨在探究配合饲料替代水蚯蚓作为中华鲟(Acipenser sinensis)仔鱼开口饵料的可行性。试验选用刚开口的1 200尾中华鲟仔鱼,平均体重为(86.57±3.05) mg、平均体长为(28.40±0.28) mm,随机分为水蚯蚓组和开口饲料组,每组3个重复,每个重复200尾。投喂水蚯蚓和开口饲料9 d后,研究开口饲料对中华鲟仔鱼生长性能、存活率、消化酶活性以及抗氧化和免疫功能的影响。
期刊
氢气是一种高热值、可再生的清洁能源。水的电解为可持续制氢提供了希望。但水电解析氢反应(HER)存在着较高的能量势垒,能量转换效率低。贵金属Pt基催化剂可以有效降低能垒,是目前常用的HER催化剂,但Pt价格高昂、资源稀缺,极大阻碍了其商业应用并限制了电解水技术的发展。二维层状二硫化钼(MoS2)纳米片是一种廉价、无毒且资源丰富的催化材料,其边缘位点具有类似Pt的析氢活性,但由于层状MoS2存在惰性基
学位
为了探究某死亡中华鲟的死亡原因,试验首先对该死亡中华鲟进行体表观察、病理解剖与临床诊断,然后通过制备组织切片和H.E.染色对该死亡中华鲟进行组织病理学观察。结果表明:该死亡中华鲟体色发黑,肛门红肿,鳃丝呈梳齿状分布且末端呈深褐色。解剖后可见肝脏充血坏死,呈深褐色;胃部严重肿大且质地较硬,胃壁较厚,内部无食物,剖开后见大量淡黄色黏液包裹的异物,经检查为循环水养殖系统中移动床内生物滤料;肾脏坏死,组织
期刊
近年来随着化石能源的不断消耗,并且风能、潮汐能等清洁能源具有间歇性和不稳定性,对新型的能源存储系统的需求愈发强烈。Li-CO2电池由于其具有较高的能量密度并且具有能够固定二氧化碳的能力,使其成为一种新的有前景的能源存储技术。然而,由于电池对二氧化碳的析出和吸附的反应动力学较差,导致Li-CO2电池的电池性能不理想,限制了其实际应用。高效的正极催化剂有助于提高反应动力学、促进放电产物分解,因此设计合
学位
将二氧化碳转化为经济效益更高的化学品,是实现国家双碳目标的重要途径之一。以可再生的电力驱动二氧化碳还原不仅清洁可持续,而且操作条件温和、产物多样,逐渐成为该领域的研究热点。然而,该技术现在还面临着析氢竞争反应严重、特定产物选择性低的严峻挑战,开发设计出低成本、高性能的二氧化碳电催化剂是应对这些挑战的关键。本论文选择对CO2电还原催化活性高的主族金属锡和铋作为主要活性物种,并将之与稳定性好、导电性高
学位
本文以煤制乙二醇过程的关键反应—一氧化碳偶联MN(亚硝酸甲酯)制备草酸二甲酯反应为目标,优化了Pd/α-Al2O3催化剂的合成条件和反应过程的工艺条件,并以动力学特性实验研究为基础,建立了偶联反应的本征动力学方程,为催化剂的工业应用提供应用基础。通过液相还原和浸渍的方法合成Pd/α-Al2O3催化剂,以TEM、ICP等表征方法结合单因素实验分别考察了温度、原料配比和浸渍方式等对催化剂物化特性及催化
学位
随着大数据与大型科学计算的迅猛发展,浸没式液冷技术成为当前服务器冷却的主要技术,中科曙光自2017年交付“首套商用浸没式液冷服务器”以来,已成为国内液冷服务器技术的引领者。但服务器运转几个月后,电路板器件上析出了一种物质,这种析出物的存在降低了散热效果,需要定期清理,影响了服务器的长周期平稳运行。为此,本论文拟开展增加析出物在冷媒中溶解度的添加剂研究,解决析出物降低服务器散热效果的问题。首先采用气
学位
减少传统化石燃料的使用和发展新能源是减少环境问题以及满足人类社会日益增长的能源需求的有效方案。但是,由于材料自身容量的限制,现今的商用锂离子电池已经达不到人们日常生活对于长时间续航使用的要求。而锂/钠金属在作为电池的负极材料的时候具备着高理论比容量和低电极电势的优点从而可以大大的提高电池的能量密度以及可以在更高的电压下进行工作。然而,锂/钠金属电池的负极界面存在着不可控枝晶生长以及“死锂/钠”堆积
学位