1、ECRE PBAs钠离子电池正极材料的制备及性能研钠离子电池正极材料的制备及性能研究究 汇报人：汇报人：导导 师：师：日日 期：期：ECRE1下一步计划下一步计划4结果与讨论结果与讨论3实验部分实验部分2引言引言1ECRE1 引言随着电子设备、电动工具、小功率电动汽车等迅猛发展，研究高能效、随着电子设备、电动工具、小功率电动汽车等迅猛发展，研究高能效、资源丰富及环境友好的储能材料是人类社会实现可持续性发展的必要条资源丰富及环境友好的储能材料是人类社会实现可持续性发展的必要条件。件。2ECRE钠离子电池的研究开发在一定程度上可缓和因锂资源短缺引发的电池发展受限问题。若在此基础上研制出性能优良、安
2、全稳定的材料，钠离子电池将拥有比锂电池更大的市场竞争优势。Fig.1 2020-2030电池发展走向3ECRE表1 钠和锂材料性能的主要区别1.资源丰富，成本低廉2.电势高，电解液选择广泛3.电化学性能稳定，使用安全1.理论比容量小2.嵌入与脱出难4ECREFig.2 钠离子电池工作原理示意图5ECRECui等采用液相沉淀法合成了两种普鲁士蓝衍生物:六氰合铁酸镍(NiHCF)和六氰合铁酸铜(CuHCF),这两种化合物均能实现1个Na+的可逆脱嵌,可逆容量约为60mAh/g,且经10000次循环基本保持不变。杨汉西课题组合成了一系列富钠态的普鲁士蓝衍生NaxMFe(CN)6(M=Fe、Co、Ni
3、、Cu等),当M为Ni、Cu时,NaxMFe(CN)6可实现1个Na+的脱嵌,可逆容量约为60 mAh/g;而当M=Fe、Co时,这类材料可以发生两个Na+的脱嵌反应,可逆容量达到100 mAh/g以上。采用铁氰化钠和二苯胺磺酸钠固定化掺杂的聚吡咯表现出110和120 mAh/g的可逆容量Nishide课题组设计合成了含有电活性蒽醌结构的聚合物(poly(2-vinylanthraquinone),简称PVAQ),可逆容量高达217 mAh/g;循环300次后容量保持率为91%,这一性能基本达到应用要求。6ECRE2 实验部分实验部分2.1 正极材料的制备电化学方法（CNTs/PANI/NiH
4、CF）双脉冲沉积3000次不锈钢垫片，打磨，清洗，涂CNTs80真空干燥7ECRE化学方法制备NiHCF50mM Ni(NO3)2+K3Fe(CN)6共沉淀30搅拌，24h 80干燥过夜研磨备用真空抽滤离心洗涤8ECRE2.2 电池的组装正极壳正极壳弹片弹片垫片垫片正极：正极：PBAs隔膜隔膜负极：钠片负极：钠片负极壳负极壳真空手套箱9ECRE2.3 电池测试蓝电电池测试系统参数设置：电压：2.43.7 V电流：恒流充放电 0.1 mA充放循环：500 次10ECRE01002003002.02.53.03.5 Capacity/(mAh g-1)Potential/(V)Cycle numb
5、er 1st 2nd 400th02040602.02.53.03.54.0 Capacity/(mAh g-1)Potential/(V)Cycle number 1st 2nd 9thFig.3 PANI/NiHCF/CNTs Charge and discharge profiles at a constant current of 0.1 mAFig.4 NiHCF Charge and discharge profiles at a constant current of 0.1 mA3 结果与讨论结果与讨论11ECRE0100200300400020406080100 Coulom
6、bic efficiency(%)Cycle number(n)3 结果与讨论结果与讨论0100200300400100150200250300 Charge DischargeCapacity/(mAh g-1)Cycle number(n)Fig.5 Cycling performance of CNTs/PANI/NiHCF at constant current of 0.1 mAab12ECRE024681010203040506070Cycle number(n)Capacity/(mAh g-1)Charge Discharge0246810020406080100 Cycle
7、number(n)Coulombic efficiency(%)Fig.6 Cycling performance of NiHCF at constant current of 0.1 mAab13ECRE结论1 电化学方法聚苯胺铁氰化镍复合可以有效提高钠离子电池的容量2 聚苯胺铁氰化镍做正极电池的库伦效率循环400圈保持在95%以上，且最终容量仍达到114mAh g-1,远远大于单独的铁氰化镍电池 14ECRE4 下一步计划下一步计划1 考察 PH、苯胺浓度对聚苯胺铁氰化镍复合材料结构和电池性能的影响2 测试不同倍率下电池的充放电性能3 化学方法将铁氰化镍和其他富钠态普鲁士蓝材料复合，提高电池的比容量15ECREThanks!恳请老师和同学给予指导、恳请老师和同学给予指导、提出建议提出建议
