Na3V2O2(PO4)2F正极材料的制备及电化学性能的研究开题报告

 2020-02-10 11:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

随着社会的不断发展与进步,化石能源消耗日益增长,能源危机与环境问题日益严重,绿色环保和高能量密度的电化学储能装置受到了越来越多的关注。其中,二次电池因其简单高效的特点成为近年来发展的主流方向。

锂离子电池自商业化以来,便凭借其优异的电化学性能受到了广泛的关注。并且随着锂离子电池在便携式电子设备以及电动汽车领域中的广泛应用,极大削减了人们对化石燃料的依赖,进而有效缓解了环境污染问题。但由于锂元素分布不均且储量有限,成本较高,使得锂离子电池的进一步应用受到了极大的限制。同时,随着科技的不断进步,现代社会对储能装置的循环寿命、能量密度等方面要求越来越高,而当前商业化锂离子电池的能量密度已难以满足社会发展的需求。因此,开发新型的具备高能量密度、高功率密度且造价低廉的碱金属离子电池体系已成为必要的研究趋势。

金属锂、钠、钾在元素周期表中位于同一主族,均为碱金属。在关注锂离子电池的同时,人们还将目光投向了钠离子和钾离子电池。这两类电池的工作原理和锂离子电池相似,都是通过钠离子和钾离子在两个电极之间穿梭并在正负电极上嵌入和脱嵌进行可逆的电化学储能的。与锂相比,金属钠(1166 mAh/g)和金属钾(685 mAh/g)作为电池电极时的理论容量要小于金属锂的理论容量(3861 mAh/g)。但是,金属钠和金属钾在地壳中的含量大约是金属锂的一千倍,成本低廉,且来源易得。因此,我们可以充分利用其价格低廉和资源丰富的优点,将钠离子电池和钾离子电池应用于大规模储能领域。目前,已有许多研究者们对其进行了相关的研究并取得了一定的成果。

正极是电池的研究关键,碱金属离子电池能否推向实用化很大程度上取决于是否能够找到电位、容量、倍率、能量密度等性能满足要求的正极材料。
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