钠离子电池用膨胀石墨的电化学法制备及性能探究
影响电化学法制备的膨胀石墨的膨胀容积因素研究
影响电化学法制备的膨胀石墨的膨胀容积因素研究于仁光 乔小晶 刘伟华 苗艳玲(北京理工大学机电工程学院,北京100081)摘 要 膨胀容积是影响膨胀石墨产品质量的重要因素。
以无机-有机混合酸溶液为介质,采用电化学法制备了膨胀石墨,探讨了电解液浓度、电流密度、反应时间、膨化温度和膨化时间、洗涤水中离子含量对膨胀石墨的膨胀容积的影响,并分析了这些影响产生的原因。
关键词 膨胀石墨 膨胀容积 电化学 制备 吸附收稿日期:2003-06-17。
作者简介:于仁光,在读硕士研究生,主要从事纳米复合功能材料的研究。
可膨胀石墨是指天然鳞片石墨经插层、水洗、干燥等处理后得到的产品,它是一种性能优良的无机材料,由于插层客体的插入,使石墨主体拥有了诸如耐热、耐腐蚀、柔软、轻质、可压缩、回弹、密封、导电等许多优异性能112。
可膨胀石墨在受高温时可生成蠕虫状石墨,即膨胀石墨,它是一种疏松多孔的颗粒状新型碳材料122。
由于在膨化过程中产生了丰富的孔隙结构,膨胀石墨具有高比表面积、高表面活性和非极性,新鲜表面也大大增加,因此,膨胀石墨对某些非极性大分子有机成分有良好的吸附性能132,对纯油品、水面浮油以及水中含量较低的乳化状态的油都有极好的吸附性能142。
从环保方面看,膨胀石墨特别适用于除去海上、河流及废水中的油类及有机成分,是一种大有前途的清除水面油污染的环保材料。
由于1g 膨胀石墨可吸附80g 以上的重油,因此,膨胀石墨对解决石油开采、炼制加工、储运过程中产生的工业废水以及可能出现的溢(漏)油事故造成的环境污染问题能够提供一定的帮助。
膨胀石墨对油类物质的良好吸附性能与其膨胀容积有密切的关系,因此,对影响膨胀容积因素的研究具有重要的理论意义和实用价值。
制备可膨胀石墨可采用化学氧化法和电化学法。
由于化学氧化法需使用强氧化剂,会释放出SO 2、NO 2等有毒气体,对环境产生危害。
而用电化学法合成则不需添加任何氧化剂,通过调节电流、电压等电化学参数来控制反应的进行,且合成设备简单,合成量大,合成用电解液若没有受到污染还可重复使用。
钠离子电池正极材料P2型NaxMnO2的制备和电化学性能研究
太原理工大学硕士研究生学位论文钠离子电池正极材料P2型Na x MnO2的制备和电化学性能研究摘要锂离子电池在便携电子设备、电动汽车等领域已经得到了广泛的应用，并且取得了巨大的成功且增长势头十分迅猛。
然而，锂资源储量较低导致锂离子电池成本不断升高，钠离子电池有望在大规模储能设备方面取代锂离子电池。
在众多钠离子电池正极材料中，层状过渡金属氧化物特别是钠锰氧化物具有高比容量和工作电压、易于制备、环境友好无毒性、成本低等优点得到了研究者广泛的关注，此外，与O3相结构相比，P2相结构具有较高的离子导电性和较低的扩散势垒。
因此，P2型锰基层状氧化物是一种极具潜力的钠离子电池正极材料。
本文探究了不同高温反应温度和不同高温反应时间及Cu2+掺杂对P2-Na0.67MnO2材料的影响；制备具有双极性特性的P2-Na0.5Ni0.25Mn0.75O2材料，对其进行Ti4+掺杂改性，并进一步研究Ti4+掺杂对Na0.5Ni0.25Mn0.75O2结构、形貌、电化学性能以及离子扩散速率的影响。
本论文主要研究结果如下：(1) 在采用高温固相法制备P2-Na0.67MnO2的过程中，不同的高温反应温度制备的材料晶格结构没有明显改变，其中温度在900℃时合成材料的结晶度最好，不同温度下合成材料的形貌均为微米级块状并存在一定程度的团聚现象。
900℃和1000℃合成的材料具有相似的高于150 mAh g-1的可逆容量，但是900℃制备的材料循环性能更好，100周容量保持率为78.1%，并且倍率性能明显优于1000℃合成的材料。
(2) 在900℃不同高温反应时间内，随着反应时间的延长，材料放电容量逐渐增大，当高温反应时间为15h时电化学性能最佳，首周放电容量可达164.8 mAh g-1，循环100周容量保持率为84.7%。
当反应时间过长达到I太原理工大学硕士研究生学位论文20h时，材料中会产生MnO2杂质并且放电容量会降低。
(3) Cu2+掺杂明显改变了材料的晶格结构，材料由正交晶系转变为六方晶系，掺杂量过高时会产生CuO杂质，但是掺杂之后材料形貌并没有明显的改变，仍然是微米级块状形貌。
钠离子电池的制备和电性能评价研究
钠离子电池的制备和电性能评价研究随着新能源技术的发展，对高性能电池的需求也越来越高。
当前，锂离子电池是最为广泛应用的电池之一。
然而，随着世界各地对环境保护的呼声日益高涨，对于电池的可持续性也提出了更高的要求。
在这个背景下，钠离子电池作为一种新型电池，具有成本低廉、资源丰富和能量密度高等优势，正在逐渐受到关注。
一、钠离子电池制备方法的研究当前，钠离子电池的制备方法主要包括溶液法、气相法和电化学法。
溶液法制备钠离子电池，可以分为物理混合和化学合成两种方法。
物理混合法是将阴极材料和阳极材料分别混合，然后进行烧结。
这种方法制备的电极材料粒子尺寸分布较为均匀，电池的电化学性能较好。
化学合成法则是采用碳酸钠和相应的金属盐进行反应，制备出电极材料。
这种方法制备的电极材料晶粒尺寸小，分散性好，但制备工艺复杂，成本较高。
二、钠离子电池的电性能评价研究1. 循环性能循环性能是评价钠离子电池的一个重要指标，它反映了电池在多次充放循环后的电化学性能。
实验表明，钠离子电池在50次以上的循环后，其比容量可以被保持在80%以上。
这与锂离子电池相比，钠离子电池的循环寿命略有下降。
2. 放电特性放电特性是评价钠离子电池的另一个重要指标。
放电过程中，电池会产生一定的电压，电压的变化直接影响电池的容量和输出功率。
实验数据表明，采用高比表面积的金属炭复合材料制备的电池，具有较高的比容量和很好的输出功率。
3. 能量密度钠离子电池的能量密度高低直接决定了其在实际应用中的技术时效性。
由于其阳极材料的比容量较低，因此尚未达到与锂离子电池相同的能量密度。
但随着钠离子电池研究的不断深入，其能量密度正在逐步提高。
综上可以看出，尽管钠离子电池相较于锂离子电池还存在一些问题，但其成本低廉、资源丰富和能量密度高等优势，依旧令其被广泛研究。
随着制备方法和电性能的不断研究，相信未来钠离子电池将会得到更加广泛的应用。
钠离子电池材料的制备及性能研究
钠离子电池材料的制备及性能研究近年来，随着能源危机的日益突出，各种新能源技术正在不断涌现并得到不断的演化与完善。
其中，钠离子电池技术因其卓越的环保性和可回收性，被誉为是未来绿色能源的全方位替代方案之一。
而在各种钠离子电池材料中，钠离子电池正极材料是影响整个电池性能的重要因素之一，因此其制备与性能研究引起了研究人员的广泛关注。
一、钠离子电池正极材料的种类首先，需要明确的是，钠离子电池正极材料目前主要由磷酸盐、钒酸盐、锰酸盐、氧化铁和钴酸盐等多种材料构成。
其中，磷酸盐材料是目前主流的研究方向。
磷酸盐材料分为无水相磷酸盐和水合物磷酸盐两种类型，无水相磷酸盐包括LiTiPO4、NaTiPO4、LiFePO4、NaFePO4、LiMnPO4、NaMnPO4等；水合物磷酸盐包括Li3V2(PO4)3、Na3V2(PO4)3、LiFeSO4F、LiFeSO4OH、Na2FePO4F、Na2FePO4OH等。
二、钠离子电池正极材料的制备对于钠离子电池正极材料的制备，通常采用水热法、固相合成法和溶胶凝胶法等多种方法。
其中，水热法是一种较为广泛采用的方法，具有操作简单、反应条件温和、产物纯度高等优点。
它包括常规水热法、氢氧化物水热法、重绿石矿水热法和高分子助剂水热法等多种类型。
在水热法中，常用的磷酸盐材料制备方法主要有传统水热法、微波水热法、水热卤化物转化法和采用多孔外模板材料的水热法等。
三、钠离子电池正极材料的性能研究钠离子电池正极材料具有较高的比容量、循环寿命和低的成本等优点，因此其性能研究是制约钠离子电池商用的重要因素之一。
从性能参数上来看，主要包括初始容量、容量保持率、循环寿命和倍率性能等指标。
在实际应用场景中，钠离子电池正极材料的性能研究可以从不同材料结构形态、微观结构和离子通道等角度进行。
其中，材料结构形态方面，主要以固态和液相为主。
而微观结构方面，如晶格构型、氧化态、空穴等电子传输、离子外场、电容等离子传输与电子传输之间复杂的相互作用都是研究的对象。
钠离子电池用石墨烯掺杂多孔材料的电化学性能
收稿日期：2022-04-17基金项目：国家自然科学基金资助项目（21476172）通信作者：张庆印（1977—），男，博士，副教授，主要研究方向为锂/钠离子电池电极材料的合成与模拟。
E-mail:*************************.cn钠离子电池用石墨烯掺杂多孔材料的电化学性能张庆印，刘小露（天津工业大学化学工程与技术学院，天津300387）摘要：为了增加硬碳电极材料的导电性，选取石墨烯作为添加剂，采用涂覆法制备了石墨烯掺杂多孔材料，通过SEM 、XRD 、BET 、蓝电电池测试系统和电化学工作站等对所得石墨烯多孔材料的结构和电化学性能进行表征和测试，探究不同碳化温度对于石墨烯掺杂多孔材料电化学性能的影响。
结果表明：石墨烯掺杂多孔材料显示出均匀、丰富的孔结构和增强的石墨化程度，可降低接触电阻，缩短扩散距离，增强电子的传导性，用作电池负极时可有效提高钠离子电池的可逆比容量、倍率和循环性能；当碳化温度为1100益时，所制备的石墨烯掺杂多孔材料电极表现出363.8mA ·h/g 的高可逆比容量，在100mA/g 的电流密度下，循环300圈后，其可逆比容量基本无损失，表明该石墨烯掺杂多孔材料具有优异的电化学性能。
关键词：钠离子电池；硬碳；石墨烯；多孔材料；电化学性能中图分类号：TQ152文献标志码：A 文章编号：员远苑员原园圆源载（圆园23）园5原园园36原07Electrochemical properties of porous materials doped with graphene forsodium ion batteryZHANG Qingyin ，LIU Xiaolu（School of Chemical Engineering and Technology ，Tiangong University ，Tianjin 300387，China ）Abstract ：In order to increase the conductivity of the anode material for hard carbon袁the graphene was selected as an addi鄄tive袁the graphene -doped porous material was produced by coating method.The prepared graphene -doped porous material was characterized by SEM袁XRD and BET袁and the electrochemical property was tested using electrochemical workstations and blue battery test systems.The effects of different carbonization temperature on electrochemical properties of the graphene -doped porous material were explored.The results show that the graphene-doped porous material has uniform and rich pore structure and enhanced graphitization degree袁which can reduce contact resistance袁shorten diffusion distance袁and enhance electronic conductivity.When used as the battery cathode袁they can effectively improve the reversible specific capacity袁magnification and cycling perfor鄄mance of sodiumion battery.When the carbonization temperature is 1100益袁the prepared graphene -doped porous material electrode exhibites a high reversible specific capacity of 363.8mA 窑h/g.After 300cycles at cur鄄rent density of 100mA/g袁its reversible specific capacity has almost no loss袁which indicating that the graphene-doped porous material electrode has excellent electrochemical properties.Key words ：sodium ion battery曰hard carbon;graphene曰porous materials曰electrochemical property进入21世纪，消耗化石燃料造成的能源短缺和环境污染问题引起了人们的广泛关注，储能已经成为全球关注的焦点。
钠离子电池材料的合成与电化学性能研究
钠离子电池材料的合成与电化学性能研究钠离子电池作为新型储能技术，引起了广泛的关注。
其优势在于钠资源丰富、成本较低，并且具有较高的能量密度。
然而，要实现钠离子电池的商业化应用，需要先解决其电池材料的合成与电化学性能研究等关键问题。
一、钠离子电池材料的种类钠离子电池的材料种类丰富多样，包括正极材料、负极材料、电解质和隔膜等。
其中，正极材料是决定钠离子电池性能的重要因素之一。
1. 钠离子电池的正极材料正极材料是钠离子电池中实现储能的关键。
当前常用的正极材料有磷酸铁锂、磷酸钠铁锂、钠镍锰钴氧化物等。
这些正极材料具有较高的电化学性能，能够实现可靠的充放电循环。
2. 钠离子电池的负极材料负极材料的选择对钠离子电池的循环性能和容量有着重要影响。
常见的负极材料有碳、石墨和二氧化钛等。
其中，石墨是最常用的负极材料之一，具有较高的柔韧性和稳定性，能够实现可靠的储能。
二、钠离子电池材料的合成方法钠离子电池材料的合成方法多种多样，常见的有固相法、溶胶-凝胶法和水热法等。
1. 固相法固相法是一种常用的合成方法，它通过固相反应使得原料固相互相互转化，形成所需的材料。
该方法简单、成本低廉，适用于大规模生产。
2. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种通过溶胶到凝胶的转变来合成材料的方法。
它的优势在于能够控制材料的粒径和形貌，提高材料的性能。
3. 水热法水热法是一种在高压高温的条件下进行材料合成的方法。
它能够提高材料的结晶度和纯度，从而改善材料的电化学性能。
三、钠离子电池材料的电化学性能研究钠离子电池材料的电化学性能研究是实现钠离子电池商业化应用的基础。
主要包括材料的充放电性能、循环稳定性和安全性等方面。
1. 充放电性能充放电性能是衡量钠离子电池材料储能性能的重要指标。
通过研究材料的充放电容量、电压平台和电化学等效等参数，可以评估材料的储能性能。
2. 循环稳定性循环稳定性是钠离子电池材料长期使用的关键性能。
材料的循环稳定性研究能够评估材料在多次充放电循环中的性能损失情况，为材料设计和改进提供指导。
钠离子电池的制备及其性能研究
钠离子电池的制备及其性能研究钠离子电池作为一种新型的可替代锂离子电池的电池，近年来备受关注。
因为钠元素相对丰富，价格低廉，且在基本化学性质上与锂元素类似，因此钠离子电池具有更加广泛的应用前景。
但是，钠离子电池的多种构建方式和材料选择，加上其电化学反应机理与锂离子电池存在差异，导致其电池性能上有很大的优化空间。
本文将探讨关于钠离子电池制备及其性能研究的最新进展和挑战。
一、钠离子电池的组成和工作原理一般来说，钠离子电池由负极、正极、电解液和隔膜组成。
常用的负极材料是碳或金属钠，正极材料通常是钠金属氧化物或磷酸钠，电解液是无水有机溶剂和钠盐，隔膜则用于隔离正负极，维持电荷守恒。
钠离子电池的充放电过程与锂离子电池相似，只不过电极材料和离子不同。
充电时，电解液中的钠离子会通过隔膜进入正极材料并转变成氧化物，同时负极材料上的钠离子被电力压力向电解液中释放，最终储存在电解液中。
当需要释放能量时，采用相反的方法将钠离子从正极材料中取出，恢复为离子状态再回到负极材料上，以实现放电。
在放电结束后，负极材料上的钠离子再次被电力压力束缚,形成金属钠,并释放出更多的电能。
二、钠离子电池的制备钠离子电池的制备技术主要有三种，包括溶剂浸渍法、自蔓延高温合成法和高温熔融法。
溶剂浸渍法是一种较为常用的电极材料制备方法，在该方法中，先将减少的材料浸泡在有机溶剂中，然后再将其涂覆在电极的铝箔上，接着将电极加热和干燥处理，最后切割成适当尺寸的电极片。
自蔓延高温合成法是一种较为新颖的方法。
通过热分解金属盐及另一碳谷物粉体，可在非常短的时间内合成具有高度晶化度的金属氧化物和碳材料，从而实现在一步得到合适的负极材料。
高温熔融法是另一种合成电极材料的方法。
将金属元素和钠盐混合，然后进行高温熔融处理，以便在短时间内形成成分均匀的金属氧化物或磷酸钠材料。
三、钠离子电池的性能研究钠离子电池的性能优化是当前研究的热点。
考虑到充放电过程中的补给电压和能量密度是一个关键参数，研究人员已经开始尝试使用新的电极材料和电解液以获得更好的性能。
钠离子电池用膨胀石墨的电化学法制备及性能探究
12162_________________________________^^^______#____________________2016 年第 12 期（47)卷文章编号：1001-9731 (016) 12-12162-07钠离子电池用膨胀石墨的电化学法制备及性能探究X李欢1，曹晓燕1，韩晓琪1，王玮2(1.中国海洋大学化学化工学院，山东青岛266000;2.中国海洋大学材料科学与工程研究院，山东青岛266000)摘要：为了探究膨胀石墨的储钠性能，利用电化学法制备了膨胀石墨，采用X R D对其结构进行了表征，并利 用恒电流充放电、循环伏安（C V)电化学阻抗谱（E IS )对其储钠性能进行了分析。
结果表明，鳞片石墨经过电化 学氧化再经过高温瞬时膨胀之后，层间距略微增大，但依然保持着石墨的层状结构。
以二乙二醇二甲醚（D E G-D M E)为电解液，膨胀石墨对钠离子表现出较好的嵌/脱钠容量、倍率性能和循环性能：当电流密度为700 m A/g时，其可逆比容量为110.9 m A h/g，是10 m A/g时容量的66.8%。
在100 m A/g电流密度下循环100次时，其第 100次循环时的放电比容量为154.8 m A h/g，第一次循环时的放电比容量为134.8 m A h/g，容量保持率为114.8%。
通过P I T T测试，得出钠离子在膨胀石墨中的化学扩散系数为D N a+=7.7X10—8cm2/s。
关键词：膨胀石墨；负极；二乙二醇二甲醚；P I T T;钠离子电池中图分类号：T M912 文献标识码：A D O I：10.3969/j.issn. 1001-9731.2016.12.0270引言在现有电池储能体系中，锂离子电池具有高电压、高能量密度以及更长久的循环寿命等特点13]，是近年 来移动储能体系的首选。
但是，锂资源相对稀缺，在一 定程度上限制了锂离子电池的可持续发展。
钠和锂属 于同一主族元素，具有相似的物理化学性质，钠离子电 池和锂离子电池具有类似的工作原理，而且钠资源丰 富，价格低廉，因此，钠离子电池的研究近年来引起人们的广泛关注。
钠离子电池负极材料研究进展
钠离子电池负极材料研究进展20世纪70年代，钠离子电池和锂离子电池几乎被同时开展研究，后来由于锂离子电池的成功商业化推广，钠离子电池的研究有所停滞。
直到2010年后，随着对可再生能源利用的大量需求以及对大规模储能技术的迫切需要，钠离子电池再次迎来了它的发展黄金期。
钠离子电池的原理与锂离子电池类似，同属于“摇椅式电池”，同样由正极、电解液、隔膜和负极组成。
其负极材料根据储钠机理同样可以分为嵌入反应材料、转换反应材料、合金反应材料。
一、嵌入反应材料嵌入反应材料主要为碳基材料，包括石墨、纳米碳材料、软碳和硬碳材料等。
二、石墨类负极材料石墨是已经商业化的锂离子电池负极材料，然而相对于Na+的离子半径而言，石墨的层间距显得过小，以至于Na+难以嵌入石墨层间，即使成功嵌入以后Na+在其层间的迁移也十分困难。
更严重的是，Na+与石墨反应后生成NaC64化合物，对应的可逆容量大约只有35mAh/g。
为了解决上述问题，研究人员试图增大石墨的层间距，以便Na+可以轻松嵌入石墨层间。
他们通过对石墨进行氧化处理后得到膨胀石墨，并用作钠离子电池的负极材料。
由此发现，膨胀石墨表现出较好的储钠性能和循环稳定性（2000次循环以后容量保持在184mAh/g）。
钠离子在膨胀石墨材料中的存储模型（来源：蔡旭萍等，《钠离子电池碳基负极材料研究进展》）三、软碳／硬碳类负极材料硬碳和软碳材料被认为是最具有潜力的钠离子电池负极材料。
该类材料不具备石墨化的结构特征，其石墨微晶自由取向，即结构上短程有序、长程无序。
同时，结构内部含有大量的缺陷，十分有利于储存离子半径较大的Na+，因此其储钠容量比石墨大很多。
此外，使用软碳和硬碳构筑复合材料也是目前重要的发展方向之一。
石墨烯、硬炭、软炭和石墨示意图（来源：蔡旭萍等，《钠离子电池碳基负极材料研究进展》）四、新型纳米碳材料自20世纪60年代以来，包括碳纳米管、石墨烯等新型碳材料被开发出来。
碳纳米管具有独特的一维度管状结构，且具有很大的长径比；石墨烯（氧化还原石墨烯）具有超薄的二维片层结构，有利于缓和在充放电过程中的体积变化。
《钠离子电池正极材料Na0.44MnO2的制备及其改性研究》范文
《钠离子电池正极材料Na0.44MnO2的制备及其改性研究》篇一摘要：随着能源需求和环保意识的提升，电池技术成为了科研领域的热点。
其中，钠离子电池以其低成本、高能量密度和环保特性备受关注。
本文详细介绍了钠离子电池正极材料Na0.44MnO2的制备方法，并对其改性进行了深入研究。
通过实验和理论分析，探讨了不同制备条件和改性方法对材料性能的影响，为钠离子电池的进一步发展提供了理论依据和实践指导。
一、引言随着电动汽车、可再生能源等领域的快速发展，对电池的性能和成本要求越来越高。
钠离子电池作为一种新型的电池技术，具有成本低、资源丰富和环境友好等优点，成为了研究的热点。
正极材料是钠离子电池的关键组成部分，其性能直接决定了电池的电化学性能。
因此，研究Na0.44MnO2正极材料的制备及其改性，对于提高钠离子电池的性能具有重要意义。
二、Na0.44MnO2正极材料的制备1. 原料选择与预处理制备Na0.44MnO2正极材料，需要选择高纯度的锰源、钠源以及其他必要的添加剂。
首先对原料进行干燥、研磨和过筛等预处理，以获得粒度均匀的原料。
2. 制备方法采用固相法或溶液法等方法制备Na0.44MnO2。
固相法主要包括混合、煅烧等步骤；溶液法包括溶解、反应、沉淀、干燥等步骤。
本文重点研究了固相法的制备过程。
三、改性研究1. 改性方法针对Na0.44MnO2正极材料存在的容量衰减、循环性能差等问题，本文研究了多种改性方法，包括元素掺杂、表面包覆、纳米结构调控等。
（1）元素掺杂：通过引入其他元素（如Co、Ni等）来改善材料的电子结构和电导率。
（2）表面包覆：采用碳材料或其他化合物对材料进行包覆，以提高其结构稳定性和电导率。
（3）纳米结构调控：通过控制材料的粒径、形貌等，优化其电化学性能。
2. 改性效果分析通过XRD、SEM、电化学测试等手段，对改性前后的Na0.44MnO2正极材料进行性能分析。
结果表明，改性后的材料具有更高的比容量、更好的循环性能和更高的库伦效率。
膨胀石墨的制备方法及应用研究进展
膨胀石墨的制备方法及应用研究进展作者：高志勇张晚佳来源：《贵州大学学报（自然科学版）》2018年第06期文章编号1000-5269（2018）06-0013-07DOI：ki.gdxbzrb.2018.06.02摘要：膨胀石墨（EG）是天然鳞片石墨经强酸和强氧化剂插层处理、高温膨化得到的一种疏松多孔的蠕虫状物质。
膨胀石墨结构松散、弯曲且多孔、比表面积大、表面能高，使其具有极强的抗震性、抗扭曲性、耐压性、吸附性，而且导电导热性能好，绿色无污染。
因此，膨胀石墨在环保、电池和储能等领域应用广泛，是近年来材料领域的研究热点。
本文重点综述了膨胀石墨制备方法及其在多个领域的应用研究进展，展望了膨胀石墨制备方法、性能优化及应用等的研究发展方向。
关键词：膨胀石墨; 制备; 吸附; 储能; 应用中图分类号：TQ127.1 文献标识码： A石墨通常产于变质岩中，是煤或碳质岩石（或沉积物）受到区域变质作用或岩浆侵入作用形成的碳质元素结晶矿物，化学性质不活泼。
根据结晶形态不同，天然石墨分为三类，即块状石墨、鳞片石墨和隐晶质石墨。
其中鳞片石墨的性能最优越，工业价值最大。
鳞片石墨为天然显晶质石墨，其形似鱼磷状，属六方晶系，呈层状结构，具有良好的耐高温、导电、导热、润滑、可塑及耐酸碱等性能。
膨胀石墨（EG）是由优质天然鳞片石墨经强酸和强氧化剂插层处理、高温膨化得到的一种疏松多孔的蠕蟲状物质[1-2]。
膨胀石墨同时也沿袭了天然鳞片石墨的性能，具有极强的电导率、耐高温、抗腐蚀、抗辐射特性。
与天然鳞片石墨相比，膨胀石墨的结构松散、多孔且弯曲、密度更低、体积和表面积更大、表面能更高，具有极强的抗震性、抗扭曲性、耐压性、吸附性。
膨胀石墨热导率高，可作为导热材料和导电材料。
膨胀石墨耐高温、耐高压、耐腐蚀，可用来制作高级密封材料。
膨胀石墨极易吸附油类、有机分子及疏水性物质，可作为性能优越的吸附材料。
目前，膨胀石墨被广泛应用于化工、建材、环境保护等20多个领域，需求量巨大，是材料领域的研究热点。
钠离子电池纳米正极材料的合成及其电化学性能研究
设计制作数码世界 P .103钠离子电池纳米正极材料的合成及其电化学性能研究邓蕾 贺霞 谭仕瑶 湖南科技大学物理与电子科学学院摘要：本文通过采用不同的高温反应时间制备了Na 0.44MnO 2材料，并研究了高温反应时间对Na 0.44MnO 2的影响，通过XRD，以及电化学测试如RV 和交流阻抗等测试技术对Na 0.44MnO 2的晶体结构、形貌和电化学性能进行了表征。
关键词：钠离子电池 正极材料 Na 0.44MnO 2 固相法 电化学性能引言2010年以来，随着社会状况和各种二次电池技术的发展，钠离子电池的研究得到了越来越多人的重视。
钠属于IA 族碱金属元素，电极电势为E Na+/'Na =_2.71V ，而且钠的储量非常丰富，在地壳中的元素丰度高达2.64%。
并且，一些分解电势低的电解质溶剂和电解质盐都可以应用到钠离子电池当中，所以可供钠离子电池选择的电解液的范围更广泛一些，钠离子电池的电化学性能稳定，安全性高，因此，用钠来替代锂构造钠离子电池具有重大的意义。
1研究内容1.1研究内容(1）本文通过在800℃高温反应温度下制备Na 0.44MnO 2材料，用来研究高温反应对Na0.44MnO2的晶体结构、形貌和电化学性能的影响。
(2）通过在800℃下高温反应6h，9h，12h 和15h 等不同的时间制备Na 0.44MnO 2材料，来研究高温反应时间对Na 0.44MnO 2的晶体结构、形貌和电化学性能的影响。
2 实验部分2.1 循环伏安测试循环伏安测试均在CHI1000C 型多通道恒电位仪上进行，初始扫描电位为positive，扫描范围为2.0~4.0V ，扫描速度为0.1 mV .g-1，扫描段数6段。
2.2 交流阻抗测试采用CHI66OE 型电化学工作站进行交流阻抗测试，测试条件为：振幅为5mV ,频率范围0.01 Hz~105 Hz。
3实验结果与讨论图1为800℃的高温反应温度下制备出的Na 0.44MnO 2材料的循环性能图及800℃的高温反应温度下制备出的Na 0.44MnO 2材料的充放电比容量和效率图。
高能量密度钠离子电池的材料研究与设计
高能量密度钠离子电池的材料研究与设计钠离子电池是一种新型的二次电池，在当前的能源转型浪潮中具有很大的发展潜力。
其中高能量密度的钠离子电池被认为是未来电动汽车和大规模储能领域的一种重要选择。
在高能量密度钠离子电池中，电极材料的设计与优化是实现其高性能和长寿命的关键。
本文将对高能量密度钠离子电池的电极材料进行讨论，包括纳米材料的设计和改性、碳材料的应用等方面。
1. 纳米材料的设计和改性目前，石墨是高能量密度钠离子电池中主要的负极材料，但其理论容量较低，难以满足电动汽车等大规模能源储存需求。
相比之下，硅、锂钛酸盐等材料具有更高的理论容量，但它们存在着固溶度小、体积扩增等缺陷，难以实际应用。
为了克服这些困难，近年来，研究者开始将纳米材料引入高能量密度钠离子电池电极设计中。
纳米材料具有更大的比表面积和更好的电子和离子传输性能。
此外，通过纳米材料的改性，还可以进一步增强其电化学性能。
例如，通过球形纳米晶的制备，可以减少固溶度小的材料在循环过程中的体积变化，从而提高电池循环稳定性；通过氮掺杂，可以使材料具有更好的导电性和离子传输率；通过碳包覆，不仅可以抑制材料的体积扩增，还可以增加其导电性和循环稳定性。
2. 碳材料的应用除了纳米材料的设计和改性外，碳材料也是高能量密度钠离子电池电极材料的重要组成部分。
碳材料具有优良的电化学性能和化学稳定性，可作为正负极材料的载体和导电剂。
在负极方面，显微晶石墨和石墨烯是目前较为流行的材料。
显微晶石墨具有优秀的电化学性能和长寿命。
但石墨烯的高比表面积、好的导电性和较小的体积扩增率使得其在高能量密度钠离子电池中具有更好的应用前景。
此外，在石墨烯表面引入功能基团，也可以进一步改善其电化学性能。
通过在石墨烯表面引入羟基、羧基等化学官能团，可以增强材料的离子传输率和循环稳定性。
在正极方面，碳材料的主要应用是导电剂和材料基底。
传统的正极材料如钴酸锂、锰酸锂等存在价廉量大的优点，但其理论容量较低，不利于高能量密度钠离子电池的应用。
研究和优化钠离子电池的电化学性能
研究和优化钠离子电池的电化学性能钠离子电池（Sodium-ion battery，简称SIB）是一种新型的二次电池技术，其正极材料采用钠化合物，负极采用类石墨材料，电解液中使用钠盐。
与锂离子电池相比，钠离子电池具有较低的成本、较高的储能密度和较宽的工作温度范围。
本文将从正负极材料的研究和优化、电解液的优化以及电池设计与组装等方面对钠离子电池的电化学性能进行研究和讨论。
首先，正负极材料的选择对电池性能至关重要。
正极材料需要具有较高的导电性、良好的钠离子嵌入/脱嵌能力以及较高的循环稳定性。
当前常用的正极材料有钠离子石墨、钠钴酸盐、磷酸盐等。
其中，钠钴酸盐具有较高的比容量和较好的循环稳定性，但其价格较高。
因此，寻找性能更优、成本更低的正极材料是一个值得研究的方向。
负极材料主要用类石墨材料，具有良好的导电性和嵌入/脱嵌性能。
当前常用的负极材料有钠离子石墨、石墨烯等。
石墨烯作为一种二维材料，具有较高的比表面积和导电性，对提高钠离子嵌入性能具有潜在的应用前景。
其次，电解液的优化对于提高钠离子电池的电化学性能至关重要。
常用的电解液是聚合物电解质和无机盐。
聚合物电解质具有较高的离子导电性和较好的界面稳定性，但其与钠离子的配位能力相对较弱。
因此，设计合适的电解质配方以提高电解液的导电性和稳定性是关键。
最后，电池的设计与组装对于实现优化的电化学性能也具有重要意义。
电池的设计需要考虑到电极材料的配比、电极的厚度、电池的封装等因素。
电池的组装需要保证电极与电解液的充分接触，并保证电解液的稳定性和安全性。
总结以上几点，钠离子电池的电化学性能可以通过研究和优化正负极材料、电解液以及设计与组装等方面来实现。
其中，正负极材料的选择和电解液的优化是当前研究的热点和难点。
通过结合实验和理论模拟的方法，不断深入研究钠离子电池的电化学过程，可以为改善钠离子电池的性能提供重要的理论指导和技术支持。
《钠离子电池正极材料Na0.44MnO2的制备及其改性研究》范文
《钠离子电池正极材料Na0.44MnO2的制备及其改性研究》篇一摘要：本文着重研究了钠离子电池正极材料Na0.44MnO2的制备方法，并通过多种改性手段提升了其电化学性能。
通过对材料的结构、形貌以及电化学性能进行详细分析，为钠离子电池正极材料的实际应用提供了一定的理论依据和实践指导。
一、引言随着新能源技术的发展，人们对可充电式钠离子电池的研究愈发重视。
在众多正极材料中，Na0.44MnO2因成本低廉、环境友好及资源丰富等特点备受关注。
本文通过改进其制备方法并采用改性手段，以期望提升其电化学性能，从而更好地应用于实际生产中。
二、材料制备Na0.44MnO2的制备主要采用固相反应法。
首先，将原料按照一定比例混合均匀，在高温下进行煅烧反应，随后进行冷却和研磨，得到所需的Na0.44MnO2材料。
在制备过程中，通过控制煅烧温度、时间以及原料配比等参数，可获得不同结构和性能的Na0.44MnO2材料。
三、改性研究针对Na0.44MnO2的电化学性能进行改性研究，主要采用以下几种方法：1. 元素掺杂：通过引入其他元素（如Co、Ni等）进行掺杂，改变材料的晶体结构，从而提高其电化学性能。
2. 表面修饰：采用导电聚合物（如聚吡咯）对材料表面进行修饰，提高其导电性能和循环稳定性。
3. 纳米化处理：通过纳米化技术将材料颗粒细化至纳米级别，增加材料的比表面积和反应活性。
四、性能分析通过对制备得到的Na0.44MnO2材料进行结构、形貌及电化学性能的分析，发现改性后的材料具有以下特点：1. 结构稳定：改性后的材料具有更加稳定的晶体结构，有利于提高其循环稳定性和充放电效率。
2. 高比容量：经过纳米化处理和表面修饰的材料具有更高的比容量和能量密度。
3. 良好的导电性：通过元素掺杂和表面修饰等手段，有效提高了材料的导电性能。
五、结论本文通过对Na0.44MnO2的制备及其改性研究，得出以下结论：1. 通过改进制备方法，可以获得不同结构和性能的Na0.44MnO2材料。
石墨电极钠膨胀的原因
石墨电极钠膨胀的原因
石墨电极钠膨胀的原因主要是由于钠离子在石墨电极上的吸附和扩散作用。
在高温高压下，钠离子会通过电解质溶液渗透到石墨电极的表面，并吸附在石墨电极的表面层上。
这种吸附作用会导致石墨电极的体积膨胀，从而引起钠膨胀的现象。
此外，钠离子在石墨电极上的扩散作用也会导致石墨电极的体积变化。
在钠离子电池中，钠膨胀现象可能会对电池的性能产生不利影响。
首先，钠膨胀会导致石墨电极的体积变化，从而引起电池内部结构的变形和破坏，降低电池的循环寿命和稳定性。
其次，钠膨胀还会导致电池内部应力的增加，从而引起电池的开裂和破裂，影响电池的安全性和可靠性。
为了解决钠膨胀问题，研究人员正在探索新的电极材料和电解质体系。
一些研究表明，使用高容量负极材料、优化电解质的组成和浓度等措施可以有效降低钠膨胀现象的发生。
此外，一些新型的钠离子电池结构也在研究中，例如采用固态电解质等材料来替代传统的液态电解质，以降低钠膨胀对电池性能的影响。
总之，钠膨胀是钠离子电池中一个重要的研究问题，需要进一步的研究和探索以解决其对电池性能的影响。
随着研究的
不断深入和技术的发展，相信未来我们将会看到更加高效、稳定、安全的钠离子电池问世。
一种负极材料、制备方法及钠离子电池
一种负极材料、制备方法及钠离子电池负极材料在钠离子电池中起到储存和释放钠离子的关键作用。
本文将介绍一种常用的负极材料及其制备方法，并探讨其在钠离子电池中的应用。
一、负极材料的选择在钠离子电池中，负极材料需要具备一定的特性，包括高容量、长循环寿命、良好的导电性和机械稳定性等。
目前，常用的负极材料包括石墨、金属钠和合金等。
其中，石墨是最常见的负极材料，因其具有优异的导电性和稳定性而被广泛应用。
二、石墨负极材料的制备方法石墨负极材料的制备方法主要包括机械球磨法、溶胶-凝胶法和热处理法等。
其中，机械球磨法是最常用的方法之一。
该方法通过将石墨和球磨介质一起放入球磨罐中，经过一定时间的高速球磨，使石墨颗粒得到细化和均匀分散，提高其电化学性能。
三、石墨负极材料在钠离子电池中的应用石墨作为钠离子电池的负极材料具有许多优点。
首先，石墨具有较高的比容量，能够储存大量的钠离子，从而提高电池的能量密度。
其次，石墨具有良好的循环稳定性，能够经受多次充放电循环而不失去性能。
此外，石墨还具有良好的导电性和机械稳定性，能够保持电池的高效运行。
然而，石墨负极材料在钠离子电池中也存在一些问题。
首先，石墨在钠离子嵌入和脱嵌过程中容易发生体积膨胀和收缩，导致电池结构的破裂和容量衰减。
其次，石墨的嵌脱钠离子反应速度较慢，限制了电池的充放电速率。
因此，石墨负极材料的改性和优化是当前研究的热点之一。
近年来，石墨负极材料的改性方法得到了广泛关注。
一种常见的方法是将石墨与其他材料进行复合，以提高其电化学性能。
例如，将石墨与碳纳米管复合，可以增强电池的导电性和嵌脱钠离子的速率。
此外，还可以利用表面涂层技术对石墨进行改性，以增加其循环寿命和抑制体积变化。
总结起来，负极材料在钠离子电池中起到至关重要的作用。
石墨作为一种常见的负极材料，具有高容量、长循环寿命、良好的导电性和机械稳定性等优点。
然而，石墨在钠离子嵌入和脱嵌过程中存在一些问题，需要通过改性和优化来解决。
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钠离子电池用膨胀石墨的电化学法制备及性能探究李欢;曹晓燕;韩晓琪;王玮【摘要】In order to investigate the properties for sodium-ion storage of expanded graphite,an expanded graph-ite was prepared by electrochemical method.The structure of the samples were characterized by X-ray diffrac-tion (XRD)and the electrochemical behaviors were studied using galvanostatic charge/discharge test,cyclic voltammogram,and electrochemical impedance spectra.The results indicated that the modified flake graphite still kept the layer structure after electrochemical oxidation and expansion,while the average interlayer distance expandeding diethylene glycol dimethyl ether (DEGDME)as the solvent,the capacity of sodium-ion insertion and extraction of the expanded graphite as well as the the rate performance and cycling behavior were improved significantly.A high reversible capacity of 110.9 mAh/g could be obtained at 700 mA/g,which was 66.8% of the capacity at 10 mA/g.After cycling over 100 charge/discharge cycles at 100 mA/g,the ex-panded graphite still maintained the high capacity of 154.8 mAh/g,with a capacity retention ration ratio of 114.8%.A study of potentiostatic intermittent titration technique(PITT)yield that the mean Na-ion diffusion coefficient,was7.7×10-8 cm2/s.%为了探究膨胀石墨的储钠性能,利用电化学法制备了膨胀石墨,采用 XRD对其结构进行了表征,并利用恒电流充放电、循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)对其储钠性能进行了分析.结果表明,鳞片石墨经过电化学氧化再经过高温瞬时膨胀之后,层间距略微增大,但依然保持着石墨的层状结构.以二乙二醇二甲醚(DEG-DME)为电解液,膨胀石墨对钠离子表现出较好的嵌/脱钠容量、倍率性能和循环性能：当电流密度为700 mA/g时,其可逆比容量为110．9 mAh/g,是10 mA/g时容量的66．8％.在100 mA/g电流密度下循环100次时,其第100次循环时的放电比容量为154．8 mAh/g,第一次循环时的放电比容量为134．8 mAh/g,容量保持率为114．8％.通过PITT测试,得出钠离子在膨胀石墨中的化学扩散系数为DNa＋＝7．7×10－8 cm2/s.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2016(047)012【总页数】7页(P12162-12168)【关键词】膨胀石墨;负极;二乙二醇二甲醚;PITT;钠离子电池【作者】李欢;曹晓燕;韩晓琪;王玮【作者单位】中国海洋大学化学化工学院，山东青岛 266000;中国海洋大学化学化工学院，山东青岛 266000;中国海洋大学化学化工学院，山东青岛 266000;中国海洋大学材料科学与工程研究院，山东青岛 266000【正文语种】中文【中图分类】TM912在现有电池储能体系中，锂离子电池具有高电压、高能量密度以及更长久的循环寿命等特点[1-3]，是近年来移动储能体系的首选。
但是，锂资源相对稀缺，在一定程度上限制了锂离子电池的可持续发展。
钠和锂属于同一主族元素，具有相似的物理化学性质，钠离子电池和锂离子电池具有类似的工作原理,而且钠资源丰富，价格低廉，因此，钠离子电池的研究近年来引起人们的广泛关注。
就钠离子电池负极而言，软碳[4-5]与硬碳[6-7]是目前研究较多的活性材料。
硬碳一般由高分子聚合物热解而来[8]，石墨化程度低、层状构造不发达，但具有丰富的微孔结构，微孔宽度一般在0.4 nm左右[9-11]；而软碳则呈易石墨化性，一般用石油焦、沥青焦、煤焦等热处理获得[12]。
无论是硬碳还是软碳，其制造成本相对较高，工艺相对繁琐，需要消耗较高的能量，而且，由于这些碳材料的本身结构原因，它们的电导率较低，且充放电过程中的电荷转移电阻较高，导致钠离子电池的性能不佳。
石墨是锂离子电池中常用的负极材料，但钠离子因半径比锂离子大而难以在石墨层中进行可逆的脱嵌，因此石墨曾被认为不能用作钠离子电池的负极[13-14]。
但也有研究表明[15-17]，醚类电解液如THF、Me-THF、DME、DEE等对钠离子具有较强的稳定性，而且具有二齿配体结构的线性DME分子对钠离子的稳定性要优于单齿配体结构的THF。
DME与钠离子螯合后，形成的Na-DME复合物的大小主要由DME分子决定，且复合物具有刚性，该复合物与碳材料负极的相互作用较纯粹的钠离子要有所增强，可以克服插层阻力而共嵌进石墨层中，形成三元石墨插层化合物[18]，进而实现了钠离子在石墨碳层间的可逆脱嵌。
线性结构的二乙二醇二甲醚(DEGDME)具有三齿配体结构，其对钠离子的稳定性要强于DME[19]，因此，与钠离子形成的Na-DEGDME复合物在共嵌进石墨层中时可以更容易地克服相邻碳层膨胀时的阻力，实现溶剂化钠的共嵌，从而解决了因钠离子与石墨层间距不匹配而无法储钠的问题[18]。
Kim H等[20]对天然石墨在DEGDME电解液中的储钠行为进行了深入研究。
研究发现，钠离子在DEGDME电解液中以溶剂化钠的形式共嵌进天然石墨碳层之后，石墨碳层在高分辨率透射电子显微镜(HR-TEM)下呈现出褶皱状，原先有序的碳层结构变得无序，且相邻碳层间的距离增加到0.42～0.53 nm，明显大于天然石墨的相邻碳层距离0.33 nm。
经过脱钠之后，无序的碳层结构恢复为有序状，但相邻碳层距离却变为0.34 nm。
虽然由于天然石墨具有标准层状结构使得石墨碳层在插层物的作用下可以沿着c轴方向很容易膨胀开，从而在一定程度上缓解了插层物所带来的应力[17]，但插层化合物在反复的共嵌与脱嵌过程中，天然石墨较小的层间距会使得插层阻力[18]较大，从而影响其储钠的可逆性。
对此，人们就膨胀石墨用于钠离子电池负极展开了研究。
石墨的碳层间距增加并且仍依旧保持着层状结构的话，可使插层阻力有所减小，而且插层物产生的应力对石墨碳层结构的破坏作用也可能会在一定程度上得到减弱，经过电化学或化学氧化之后引入的一些功能基团也可能会对储钠性能具有一定的改善作用。
目前，膨胀石墨造价相对较低，可大规模工业化生产，并且其电导率相对较高[21-22]，具有丰富的网络状孔隙结构，比表面积较大[23-24]，如果膨胀石墨可应用于钠离子电池负极的话，对钠离子电池而言，无论是性能上，还是价格上，比目前所用的碳材料都会具有很大的优势。
膨胀石墨的制备方法主要有化学法和电化学法。
化学法一般是采用H2SO4-HNO3体系[25]，此法虽工艺简单，但酸用量大，制备过程中由于某些化学因素难以控制，使得插入物在层间分布不均匀，导致产品的稳定性较差，而且环境污染严重。
同化学法相比，用电化学法制备可膨胀石墨，其氧化剂用量和酸的浓度可大大降低，而且电化学插层反应时，插入物在层间分布均匀，产品的可膨胀性能稳定[24]。
本文以电化学方法制备的膨胀石墨用作钠离子电池负极材料，以二乙二醇二甲醚(DEGDME)为电解液，通过恒电流充放电、循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)技术一系列电化学测试，探究了所制备的膨胀石墨的储钠性能，并利用恒电位间歇滴定法(PITT)测定了钠离子在膨胀石墨中的化学扩散系数。
以一定固液比称取一定质量的天然鳞片石墨，以尼龙布袋包裹后，浸入到硫酸、过氧化氢混合液中，并在0.8 A电流下(电极表面积为5.3 cm2)电解 2 h，然后水洗至pH值为6～7，80 ℃下真空干燥8 h，并于800 ℃下膨化60 s。
使用多晶 X 射线衍射仪(Bruker D8 Advance，德国) 分析材料的晶体结构，扫描范围 10～40°，扫描速率3°/m in，管电压40 kV，管电流40 mA。
将膨胀石墨和LA水性粘结剂，Super P导电剂，在质量比为8∶1∶1下混合，加入适量的蒸馏水进行调浆，涂覆于铜箔上。
80 ℃下真空干燥，制备成负极极片。
以钠片作为对电极，1 mol/L 的 NaPF6/(DEGDME) 为电解液，组装成电池后，采用新威电池测试系统(CT-3008W)测定电池倍率性能和循环性能，倍率性能分别在10～700 mA/g的电流密度下进行恒电流充放电测试，循环性能测试是在电流密度为100 mA/g的条件下循环100次。
循环伏安(0.005～2.5 V，0.1 mV/s)和交流阻抗(100 kHz～10 MHz)测试采用的分别是瑞士万通的AutolabPGSTAT204电化学工作站和德国ZAHNER公司的IM6型电化学工作站。
图1为鳞片石墨和膨胀石墨的XRD图谱，由图1可知，膨胀石墨在26°附近也出现了典型的石墨(002)面衍射峰，且衍射峰的峰强度显著降低，表明经过电化学氧化插层再经高温瞬时膨化处理之后所得的膨胀石墨，仍旧保持着石墨的层状晶体结构。
根据布拉格方程，可得膨胀石墨的平均层间距为0.3361 nm，与鳞片石墨的层间距0.3355 nm相比，膨胀石墨的层间距略有增大。
原因是电化学氧化反应过程中，极性分子如插入到碳原子层上，与碳原子层结合生成石墨层间化合物(GIC)。
由于层间插入物受热气化产生的膨胀力可以克服石墨层间结合的范德华力，使得石墨晶片沿 C轴方向膨胀，并可能产生网络状孔隙结构[23-24]。