【摘 要】
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层状结构的NaMnO_2正极材料具有理论容量高、成本低、污染小等优点,但材料自身由于Jahn-Teller效应导致结构坍塌造成循环稳定性差等问题,阻碍了材料的发展及应用。针对正极材料NaMnO_2存在的缺点,本文探索了相同价态的阳离子,不同价态的阳离子、阴离子掺杂以及阴阳离子协同掺杂的方法对材料的改性研究。采用高温固相法合成材料NaMnO_2,探究不同煅烧条件和不同负极对材料NaMnO_2电化学性
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层状结构的NaMnO2正极材料具有理论容量高、成本低、污染小等优点,但材料自身由于Jahn-Teller效应导致结构坍塌造成循环稳定性差等问题,阻碍了材料的发展及应用。针对正极材料NaMnO2存在的缺点,本文探索了相同价态的阳离子,不同价态的阳离子、阴离子掺杂以及阴阳离子协同掺杂的方法对材料的改性研究。采用高温固相法合成材料NaMnO2,探究不同煅烧条件和不同负极对材料NaMnO2电化学性能的影响。当煅烧温度为800℃,煅烧时间为12h,金属锂为负极时,材料具有优异的放电比容量和首周容量保持率。电流密度12.2mA·g-1,电压2-4V测试条件下,材料的首周放电比容量为195.6 mAh·g-1,经过30周的循环后,材料的放电比容量衰减至100.9 mAh·g-1,首周容量保持率为51.9%。针对材料NaMnO2循环稳定性差的问题,采用离子掺杂的方法对材料进行改性研究。高温固相法合成材料,探究不同的阴、阳离子掺杂对材料NaMnO2电化学性能的影响。三价阳离子(Al3+,Cr3+,Y3+)掺杂改性中电化学性能最优的是NaMn0.93Al0.07O2材料。在电流密度12.2 mA·g-1,电压2-4V测试条件下,首周放电比容量为144.6 mAh·g-1,经过30周的循环后,其首周容量保持率为65.8%。不同价态的阳离子(Pd2+,Co3+,Ti4+)掺杂改性中,电化学性能最优的是材料NaMn0.95Ti0.05O2,首周放电比容量为192.3 mAh·g-1,30周的循环后,首周容量保持率为59.2%。不同价态的阴离子(F-,SO42-,BO33-)掺杂改性中,电化学性能最优的是材料NaMnO1.95F0.05,首周放电比容量为178.6 mAh·g-1,经过30循环,初始容量保持率为66%。阴、阳离子掺杂能够有效的改善材料的循环稳定性。采用阴、阳离子协同掺杂的方法对材料NaMnO2进行改性研究。在电流密度为12.2 mA·g-1,电压2-4V测试条件下,材料NaMn0.93Al0.07O1.95F0.05和材料NaMn0.95Ti0.05O1.95F0.05的首周放电比容量依次为117.2,146.7 mAh·g-1。30周的循环后,材料的首周容量保持率依次为84.6%,86.4%。阴、阳离子协同掺杂能够有效提高材料的循环稳定性。
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