论文总字数：21432字

摘 要

在科技日益发展的今天，人们对能源的需求越来越强，二次能源、绿色能源都进入了高速发展期，越来越多的新型电池也进入了人们的视线。氯离子电池作为一种新型离子电池，具有较高的理论能量密度以及广泛的原料来源而逐渐被人们所关注。全面开发氯离子电池，并发挥其各方面长处，改进其不足成为了现在研究的重点。

本论文主要研究氯离子电池的氯氧化铁（FeOCl）正极材料。通过化学气相传输技术和随后的机械球磨制得FeOCl和碳纳米管复合的正极材料。通过X-射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、充放电循环测试、循环伏安测试等方法研究正极材料的结构和电化学性能，主要研究结果如下：

1、运用化学气相传输技术成功制备出氯氧化铁纯相。随着球磨时间的增加，氯氧化铁晶体相结构并未被破坏，仍属于正交晶系，氯氧化铁的颗粒尺寸逐渐减小。

2、随着球磨速度的增加，氯氧化铁正极的放电容量先增加后减小，在450 r/min时达到最大值171 mAh/g，可是此时电池的放电容量保持率较低，50次循环后容量只有40 mAh/g；球磨速度为250 r/min时，装配成的电池虽然放电容量最大是103 mAh/g，但是容量保持率比较高，50次循环后容量仍能保持在71 mAh/g。

关键词：氯离子电池；氯氧化铁；机械球磨

Preparation and electrochemical properties of FeOCl as the cathode material of Chloride ion battery

Abstract

Nowadays, with the increasing requirement of the energy, secondary energy and green energy have entered a rapid development period. More and more new batteries have emerged. As a kind of new battery, Chloride ion battery shows the advantages of high theoretical energy densities and abundant resource. How to make full use of the Chloride ion battery has become a key challenge.

This work studies on FeOCl cathode material of Chloride ion battery. Chemical vapor transport technique and subsequent mechanical milling have been used to prepare the FeOCl/carbon nanotube composite cathode. The structure and electrochemical properties of the cathode were investigated using XRD, SEM, charge-discharge cycling test and cyclic voltammetry. The results are as follows,

1. Pure FeOCl has been prepared by using the chemical vapor transport technique. With the increase of the milling time, the FeOCl material keeps its orthorhombic structure and shows a decrease in the particle size. 2. With the increase of the milling speed , the discharge capacity of the FeOCl cathode increases first and then decreases. The discharge capacity reaches a maximum value of 171 mAh/g when the milling speed is 450r/min. However, the capacity retention rate is low. The discharge capacity is only 40 mAh/g after 50 cycles. The FeOCl material prepared at 250 r/min has a low discharge capacity of 103 mAh/g. While it shows a high capacity retention rate. A discharge capcity of 71mAh/g was retained after 50 cycles.

Key words: Chloride ion battery ; FeOCl; Mechanical milling

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 新型电池简述 1

1.2.1锂离子电池简述 1

1.2.2 镁离子电池简述 2

1.2.3 钠离子电池简述 3

1.2.4 未来电池的发展趋势 4

1.3 氯离子电池 4

1.3.1氯离子电池总述 4

1.3.2 氯离子电池的工作原理 5

1.3.3 氯离子电池负极材料 6

1.3.4 氯离子电池正极材料 6

1.3.5 氯氧化铁的制备 7

1.3.6 氯氧化铁的结构以及性能 8

1.3.7 氯氧化铁的改性处理 8

1.3.8 氯离子电池电解液 8

1.4 总结 9

第二章 实验内容和方法 10

2.1 所需仪器和药品 10

2.1.1 仪器 10

2.1.2 药品 10

2.1.3 试样制备过程 11

2.2 材料成分分析 12

2.2.1 XRD射线衍射分析 12

2.2.2 SEM分析 13

2.3电化学性能测试 13

2.3.1 充放电性能测试 13

2.3.2 循环伏安曲线测试 14

第三章 实验结果与讨论 15

3.1 SEM分析 15

3.2 XRD分析 17

3.3放电性能测试 18

3.4循环伏安测试 19

3.5 循环稳定性测试 20

第四章 结论 22

参考文献 23

致 谢 26

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