论文部分内容阅读
钠离子电池由于其成本低和安全性好等优点,已经引起人们的广泛关注。钠在自然界中的储量非常丰富且化学性质与锂类似,因此,钠离子电池有望解决目前各个领域对锂离子电池的过度需求的问题。电解液的组成是影响钠电池性能的关键因素之一,研究出高性能的电解质钠盐是该类电池发展的关键。本论文立意于寻求新型的具有良好电化学性质的钠电池电解质。第一章介绍了钠电池以及钠离子电池电解质研究方面综述。钠电池分钠离子电池和熔融钠电池两类,目前使用最多的是钠离子电池。钠离子电池电解质可分为液体电解质和固体电解质。文中阐述了它们的优缺点及其在钠离子电池中的应用与研究进展。第二章通过固相烧结法合成了 NaBSB、NaBDSB和NaBOB 3种钠硼盐。通过元素分析、FT-IR光谱、XRD和SEM等手段对化合物进行表征。这3种钠硼盐在300℃之前都没有发生失重现象,开始分解的温度分别是353℃、304℃和345℃,表明这些钠硼盐有较好的热稳定性。电导率测试表明,0.025 mol/dm3 NaBSB和NaBDSB电解质盐在AN溶剂的电导率和NaBOB电解质在DMF溶剂中的电导率值都高于1 X 10-3 S/cm,符合作为电池电解质的要求。第三章通过固相烧结法合成了 7种NaBOB的掺杂有机酸和邻苯二酚的衍生物(分别为 NaBOB(C2H2O4)0.2、NaBOB(C7H4O3)0.2、NaBOB(C7H4O3)0.6、NaBOB(C6H6O2)o.15 和 NaBOB(C6H6O2)0.3、NaBOB(C6H6O2)0.1(C2H2O4)0.1和NaBOB(C7H6O3)0.05(C2H2O4)0.05)。通过元素分析、FT-IR 光谱、XRD 和 SEM 等方法对化合物进行表征。热重测试表明,7种钠硼盐在300℃之前都没有发生失重现象,开始分解的温度分别是304℃、340℃、345℃、300℃、320℃、331℃和314℃,表明这些钠硼盐有好的热稳定性。电导率测试表明,在AN和DMF的有机溶剂中,掺杂乙二酸和水杨酸的NaBOB衍生物的离子电导率明显增大,可能是因为掺杂有机酸改善了 NaBOB的溶解度;掺杂邻苯二酚的NaBOB衍生物在AN和DMF中的离子电导率值低于NaBOB的电导率值,可能由于掺杂邻苯二酚,增加了产物中非极性部分,降低了产物的溶解度;在NaBOB中同时掺杂两种有机酸或一种有机酸和邻苯二酚后,在AN和DMF溶剂中的离子电导率也有所增大,说明有机酸能改善NaBOB的溶解度及产物电导率。第四章以乙二酸、硼酸、氢氧化钠和羧基碳球(HTC)为原料,固相烧结反应合成系列NaBOB(C)的产物,并经FT-IR光谱、XRD、SEM和元素分析等方法的表征。热重分析测试表明,产物具有良好的热稳定性。电导率测试结果说明,随着反应物中HTC占总量比例的增大,产物在DMF溶剂中的离子电导率值明显的减小,而在其它四种溶剂中变化很小。测试结果可以看出,0.005 g/mL的产物在DMF溶剂中已经具有较高的电导率值,相对于NaBOB有更好的电化学性能,有可能成为钠离子电池电解质的关键材料。