超高氮掺杂多孔石墨烯包覆钠离子电池无定形磷酸铁正极材料的可控制备及储钠性能研究

基本信息
批准号:51802201
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:卓海涛
学科分类:
依托单位:深圳大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:程斌,朱佳平,罗垄垄,陈雨欣,王晗,文豪
关键词:
石墨烯氮掺杂钠离子电池正极材料磷酸铁
结项摘要

Nitrogen-doped porous graphenes have many important applications in the batteries’ materials. However, the study of high nitrogen-doped porous graphene coated cathode materials for sodium ion batteries (SIB) is weak. Particularly, ultra high nitrogen doped porous graphene (N>20wt%) coated SIB cathode material is an important subject in urgent need of systematic research. The relationship between the coating structure and electrochemical performance of ultra-high nitrogen doped porous graphene in SIB and its sodium storage performance are important scientific problems that need to be solved. This project selects amorphous iron phosphate (FePO4) cathode material as the research object, using liquid polyacrylonitrile (LPAN) /Fe2O3 composite slurry as carbon source, and tetrazole compound DABT as nitrogen source, through high temperature sintering -rapid cooling - chemical etching processing, the doped-nitrogen content can be up to 31.31wt%. The ultra-high nitrogen doped porous graphene coated amorphous FePO4 cathode material have been thus prepared. Systematical investigations on microstructure and electrochemical properties of cathode materials prepared are carried out in this project. We can thus understand the relationships between structure and electrochemical properties of ultra-high nitrogen doped porous graphene coated cathode materials of sodium ion battery. Furthermore, we can clarify the sodium storage mechanism of cathode materials of nitrogen doped porous graphene coated amorphous FePO4 cathode materials of sodium ion battery. Therefore, we can establish a complete set of controllable technology and theory for the preparation of ultra-high nitrogen doped porous graphene coated cathode materials of sodium ion battery, providing theoretical guidance for the design and manufacture of new cathode materials of sodium ion battery.

氮掺杂多孔石墨烯在电池材料中具有重要应用,但高含量氮掺杂多孔石墨烯包覆钠离子电池正极材料的研究薄弱,特别是超高氮掺杂多孔石墨烯(N>20wt%)包覆钠离子电池正极材料是亟需系统研究的重要课题。超高氮掺杂多孔石墨烯包覆结构与电化学性能的关联性及储钠性能是钠离子电池发展亟需解决的重要科学问题。本项目以无定形磷酸铁为研究对象,液态聚丙烯腈/三氧化二铁复合浆料为碳源,四唑化合物DABT为氮源,经高温烧结-快速降温-化学刻蚀处理,氮含量可达31.31wt%,制备超高氮掺杂多孔石墨烯包覆无定形磷酸铁正极材料。系统研究该正极材料的微观结构和电化学性能,从而理解超高氮掺杂多孔石墨烯包覆结构与电化学性能的内在关联性,阐明超高氮掺杂多孔石墨烯包覆无定形磷酸铁正极材料的储钠机理。从技术和理论上建立一套完善的超高氮掺杂多孔石墨烯包覆钠离子电池正极材料的可控制备技术,为新型钠离子电池正极材料设计与制备提供理论指导。

项目摘要

氮掺杂多孔石墨烯在电池材料中具有重要应用,但高含量氮掺杂多孔石墨烯包覆钠离子电池正极材料的研究薄弱,特别是超高氮掺杂多孔石墨烯(N>20wt%)包覆钠离子电池正极材料是亟需系统研究的重要课题。超高氮掺杂多孔石墨烯包覆结构与电化学性能的关联性及储钠性能是钠离子电池发展亟需解决的重要科学问题。本项目系统研究该钠离子电池正极材料的微观结构和电化学性能,从而理解钠离子电池正极材料结构与电化学性能的内在关联性,阐明超高氮掺杂正极材料的储钠机理。改性后的Na3V2(PO4)2F3/NSC展现了优异的电化学性能,0.5C下经过100次循环后容量保持率为93.6%,同时首次放电比容量达到109 mAh g-1,在5C和10C超高倍率下循环500圈容量保持率依然高达92.1%和87.6%,在10C下容量依然可以达到83 mAh g-1。从技术和理论上建立一套完善的超高氮掺杂多孔石墨烯包覆钠离子电池正极材料的可控制备技术,为新型钠离子电池正极材料设计与制备提供理论指导。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
3

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

DOI:10.5846/stxb201912262800
发表时间:2020
4

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

DOI:10.7498/aps.70.20210004
发表时间:2021
5

水氮耦合及种植密度对绿洲灌区玉米光合作用和干物质积累特征的调控效应

水氮耦合及种植密度对绿洲灌区玉米光合作用和干物质积累特征的调控效应

DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.03.004
发表时间:2019

卓海涛的其他基金

相似国自然基金

1

石墨烯包覆多孔红磷/炭黑复合材料的构筑及储钠性能研究

批准号:21805278
批准年份:2018
负责人:陈慧鑫
学科分类:B0905
资助金额:27.50
项目类别:青年科学基金项目
2

磷酸铁锂/聚吡咯双层包覆锑掺杂富锂锰正极材料的可控制备与结构增强机制研究

批准号:51874048
批准年份:2018
负责人:陈召勇
学科分类:E0410
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
3

氟碳包覆磷酸铁锂正极材料的可控制备及其锂离子扩散机制研究

批准号:21606024
批准年份:2016
负责人:欧俊科
学科分类:B0809
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
4

具有特殊结构的碳包覆锡基硫化物钠离子电池负极材料及储钠性能研究

批准号:21701144
批准年份:2017
负责人:李丹
学科分类:B0502
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目