Co/Mo双金属硒化物自支撑电极的制备及储钠性能研究文献综述

 2021-12-25 15:59:25

全文总字数:7509字

文献综述

文 献 综 述1. 引言锂离子电池(LIBs)具有能量密度高、循环寿命长等优点,已在便携电子设备和电动汽车等方面得到广泛运用[1, 2]。

但地球上的锂资源(如Li2CO3等)存在储量稀少、分布不均的问题,不仅昂贵,还可能和化石能源一样面临短缺的问题[3, 4]。

而钠离子电池(SIBs)原材料丰富且廉价,标准电极电势与LIBs相差不大:Na(2.71 V vs标准氢电极(SHE))仅比Li(3.04 V vs SHE)高300 mV,有望替代LIBs得到广泛应用[5]。

近年来,人们在材料开发方面已经做了很大的努力,成果主要集中在正极方面,主要涉及到层状过渡金属氧化物和聚阴离子化合物的使用,例如层状过渡金属氧化物、硫化物和氟化物,普鲁士蓝类似物和聚合物[6]。

然而,寻找合适的负极材料来有效容纳钠离子,并能保证钠离子稳定、快速的嵌入/脱嵌是一个巨大的挑战,一方面是由于金属钠阳极在最常用的有机电解质存在时不断腐蚀,而不是形成稳定的固体电解质界面(SEI)[6];另一方面是由于Na 的半径比Li 大55%左右(Na ≈1.06 , vs Li ≈0.76 ),在嵌入/脱嵌过程中有较大的体积变化,从而导致循环和倍率性能有限[7]。

因而在寻找合适的负极材料方面,仍需要投入大量的努力。

2. 钠离子电池简介2.1 钠离子电池主要构成钠离子电池由正负极电池壳、正极材料、负极材料、隔膜、电解液组成,大多数传统电池采用铝箔或铜箔作为集流体,也有少部分电池采用自支撑电极,无需集流体、粘结剂、导电剂。

以用铝箔做集流体的钠离子电池为例,钠离子电池的工作原理如图1所示[8]。

和LIBs基本相同,SIBs也属于摇椅电池,即在充放电过程中,Na 在正负极之间往返嵌入和脱嵌,引起两极电极电势的变化,从而完成电能和化学能的相互转化:放电时,Na 从负极脱嵌,经过电解质嵌入正极,同时电子补偿给负极,充电时则相反。

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