高电压钠/镁混合离子电池的设计和性能研究任务书

 2021-08-31 11:08

1. 毕业设计(论文)主要内容:

今天,随着传统能源的不断消耗,开发新的低成本、高安全、高能量的能源存储技术仍然是人类社会面临的严峻挑战。锂离子电池由于其高电压、高能量等优点,曾被认为是最有潜力的储能系统之一。然而,较大的成本和存在的安全隐患等问题使其难以满足未来大规模储能系统的要求。因此,开发代替锂离子电池的其它能量存储体系迫在眉睫。其中,镁离子电池因资源丰富、成本较低、安全性较好等优势得到了国内外研究者们的广泛关注。但由于二价镁离子与电极材料之间较强的库仑力,镁离子在电极材料之间的脱嵌相当困难,缺乏合适的正极材料严重阻碍的镁离子电池的发展。为了解决上述瓶颈而充分发挥镁负极的优势,钠/镁混合离子电池的设计是一种有效的方法。所谓钠/镁混合离子电池,是指其正极使用的是钠离子电池正极材料,只允许钠离子脱嵌,能够满足快速的扩散动力学,负极采用安全的镁金属,发生镁离子的溶解和沉积,电解液采用含有钠离子和镁离子的双盐电解质。由于受限于电解液体系的发展,目前对钠/镁混合离子电池的研究不多,特别是高电压正极材料。层状结构的NaMnO2具有高电压、高容量、结构稳定等优点已被应用于钠离子电池正极材料。本课题基于NaMnO2优良的电化学特性,通过采取水热-煅烧两步法,设计构筑一种新型的碳修饰NaMnO2纳米复合材料,组装成钠/镁混合离子电池后,通过对其电化学性能进行表征与分析,揭示其反应机理并向大规模储能体系推进。

设计(论文)主要内容:

1.文献调研,了解国内外相关研究概况和发展趋势;

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2. 毕业设计(论文)主要任务及要求

1.查阅不少于15篇的参考文献(其中近5年英文文献不少于3篇),完成开题报告;

2.掌握碳修饰的NaMnO2纳米复合材料的制备方法和结构表征方法;

3.掌握高电压钠/镁混合离子电池电解液的配制方法和电池的组装技术碳修饰的NaMnO2纳米复合材料结构与性能的表征方法;

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3. 毕业设计(论文)完成任务的计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-7周:按照设计方案,制备碳修饰的NaMnO2纳米复合材料。

第8-12周:采用XRD、SEM、TEM、TG-DSC、CV、EIS、BET、等测试技术对复合材料的物相、显微结构、电化学性能进行测试。

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4. 主要参考文献

[1] Ma X, Chen H, Ceder G. Electrochemical Properties of Monoclinic NaMnO2[J]. Journal of the Electrochemical Society, 2011, 158(2):271-301.

[2] Billaud J, Clément RJ, Armstrong AR. β-NaMnO2: A High-Performance Cathode for Sodium-Ion Batteries.[J]. Journal of the American Chemical Society, 2014, 136(49):17243-8.

[3] Jia T, Zhang G, Zhang X, et al. Magnetic frustration in α-NaMnO2 and CuMnO2[J]. Journal of Applied Physics, 2011, 109:07E102-07E102-3.

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