新型钾离子电池层状正极材料P3型K0.5MnO2的制备及储钾性能研究

【目的】钾离子电池具有低成本和能量密度高等优势,成为锂离子电池潜在的替代品,受到人们广泛的关注。但是,由于缺乏高比容量、循环寿命长的正极材料,使得这类新型电池的发展受到了限制。【方法】采用水热前驱体法、溶胶凝胶法和草酸盐共沉淀法制备了新型钾离子电池正极材料P3型K_0.5MnO₂.【结论】结果表明与其他两种方法相比,水热前驱体法制备的K_0.5MnO₂(H-K_0.5MnO₂)具有粗糙的表面和较多的内部孔隙,有利于电子的传递和提供更多的活性位点。H-K_0.5MnO₂电极在电流密度20 mA/g下,首周放电比容量最高,达到85 mAh/g, 60周循环后电极片的XRD和EIS测试结果表明在重复的脱嵌K⁺后,H-K_0.5MnO₂仍保持最稳定的结构以及最小的电荷传递阻抗。储钾性能研究的结果表明在高倍率下H-K_0.5MnO₂     

B、N共掺杂单层石墨烯电子结构和导电性能

利用密度泛函理论研究方法对B、N原子以邻、间、对位等3种不同的相对位置以相同的比例(12.5%)共掺杂单层石墨烯的电子结构进行研究,分别计算共掺杂结构的能带结构、态密度、电荷密度和电荷差分密度等。结果表明:B、N原子共掺杂石墨烯的价带和导带之间出现直接带隙,而且价带电子轨道和导带空轨道分布更靠近费米能级,共掺杂石墨烯可同时作为电子的供体和受体,间位共掺杂结构的带隙值最小(1.296eV).在共掺杂结构的电荷重新分布过程中,B、C和N间的互相杂化和电荷的转移主要发生在各原子的2p轨道,其中B-C原子杂化轨道分布更靠近费米能级,C-N原子杂化轨道能分布在较低的能量区间。