銻基鈉-鋰離子電池負(fù)極材料的性能及機(jī)理研究.pdf

1、化石燃料燃燒及其資源枯竭導(dǎo)致全球范圍內(nèi)的環(huán)境和能源問題日益嚴(yán)重，電能成為最有希望代替化石燃料的主要能源。其中鋰離子電池作為電動(dòng)車的動(dòng)力電源有著非常廣闊的發(fā)展空間，但資源與價(jià)格問題限制了鋰離子電池的大規(guī)模應(yīng)用。由于鈉的化學(xué)性質(zhì)與鋰相近，且資源豐富、成本低廉，因此，鈉離子電池得到了廣泛的關(guān)注。本文采用溶劑熱法制備了銻基合金等負(fù)極材料，對(duì)其制備工藝及電化學(xué)性能進(jìn)行改善，并通過固體核磁共振等檢測(cè)手段著重探究了Na+在銻和錫銻合金中的脫嵌機(jī)制，深

2、入了解了銻基鈉/鋰離子電池負(fù)極材料的工作原理。
　　本文以 Sb作為鈉離子電池和鋰離子電池的負(fù)極材料，確定了以球磨的銻粉作為活性物質(zhì)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.5％的CMC溶液作為粘結(jié)劑，VGCF與Super P Li質(zhì)量比2:1作為導(dǎo)電劑的最優(yōu)工藝配方，組裝的鋰離子電池和鈉離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性較理想，充放電比容量分別為660mAh/g和625mAh/g，接近理論比容量。
　　本文采用溶劑(乙醇)熱法制備了SnSb合金，確定了最優(yōu)工藝配方

3、為SnSb:導(dǎo)電劑(Super P Li):粘結(jié)劑(CMC)質(zhì)量比為7.0:1.5:1.5，組裝的鈉離子電池和鋰離子電池都具有比較穩(wěn)定的循環(huán)性能，鋰離子電池和鈉離子電池的充放電比容量分別為752mAh/g和450mAh/g。
　　通過非原位23Na核磁共振測(cè)試追蹤了充放電過程不同階段 Sb和SnSb負(fù)極材料結(jié)構(gòu)的改變，分析了各個(gè)信號(hào)的變化和Na的脫嵌機(jī)制。核磁結(jié)果表明，Na向銻或錫銻合金嵌入的過程，會(huì)經(jīng)歷較長(zhǎng)的無定形態(tài)過程，控制無

4、定形態(tài)向結(jié)晶態(tài)轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵步驟是形成了破壞 Sb-Sb鏈狀結(jié)構(gòu)的Na-Sb層。由于首次充放電循環(huán)使原子對(duì)位置產(chǎn)生了“記憶效應(yīng)”，在第二次放電時(shí)這種層狀結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)要早于首次放電，合金化成核機(jī)制發(fā)生改變。
　　此外，本文采用高溫水熱法制備了AgPbmSbTem+2負(fù)極材料，確定了水熱反應(yīng)條件對(duì)產(chǎn)物形貌的影響，并通過不同水熱時(shí)間下產(chǎn)物的SEM和TEM圖像，探究了AgPbmSbTem+2微球的形態(tài)演變機(jī)制。通過電化學(xué)測(cè)試，AgPb10SbT