【摘 要】
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锂离子电池因具有高能量密度、高工作电压和大充放电速率等优点,于人们的生产生活中大放异彩。然而,由于锂资源面临储量有限且分布不均等困境,锂离子电池的发展受到了掣肘。幸运的是,钠在地壳中的储量丰富,原料价格低廉,且钠有着与锂类似的电化学储能特性。然而,钠离子电池较低的能量密度和缓慢的充放电速度限制了它们的应用,因此,有必要探索新型的电极材料、开发下一代的钠离子电池。本论文基于静电自组装策略,研究制备出
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锂离子电池因具有高能量密度、高工作电压和大充放电速率等优点,于人们的生产生活中大放异彩。然而,由于锂资源面临储量有限且分布不均等困境,锂离子电池的发展受到了掣肘。幸运的是,钠在地壳中的储量丰富,原料价格低廉,且钠有着与锂类似的电化学储能特性。然而,钠离子电池较低的能量密度和缓慢的充放电速度限制了它们的应用,因此,有必要探索新型的电极材料、开发下一代的钠离子电池。本论文基于静电自组装策略,研究制备出Ti3C2Tx MXene/r GO（MX-G）气凝胶作为钠离子电池负极材料,采用溶胶凝胶法制备了Na3V2（PO4）2F3@C（NVPF@C）复合材料作为钠离子电池正极材料,两者配对组装了钠离子全电池。主要的研究内容与所取得的主要结果如下:（1）通过优化的最小强度层剥离法制备了呈负电性的Ti3C2Tx MXene材料,采用聚二烯丙基二甲基氯化铵对GO纳米片进行改性处理,得到了有正电性的r GO纳米片。基于静电自组装策略将Ti3C2Tx MXene与r GO纳米片结合,再经由冷冻干燥处理获得了MX-G气凝胶。实验测试表明,MX-G气凝胶具有较大的比表面积和多孔的微观结构,且Ti3C2Tx MXene与r GO纳米片有序排列。对比研究了不同r GO质量分数对MX-G气凝胶作为钠离子电池负极电化学特性的影响,优化的MX-G气凝胶负极钠离子电池具有较高的循环稳定性和优良的倍率性能。（2）采用溶胶凝胶法合成了NVPF@C复合材料,发现所合成的材料具有较小的尺寸和高的纯度,且碳包覆层均匀。电化学测试表明,作为钠离子电池正极材料,NVPF@C具有较高的放电比容量和良好的循环稳定性。（3）以MX-G气凝胶电极为负极,NVPF@C复合材料电极为正极,组装了钠离子全电池。研究和分析了正负极活性材料质量比变化对全电池电化学性能的影响,确定出最佳的正负极活性材料质量比。实验测试表明,所组装的钠离子全电池具有较高的比容量和优良的循环特性和倍率特性。
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