【摘要】：鋰離子電池(LIBs)對(duì)便攜式電子設(shè)備、新能源汽車等設(shè)備具有重要的意義,對(duì)于高性能、安全且低成本LIBs的需求日益增長(zhǎng)。為了滿足這些要求,需要結(jié)構(gòu)新穎、性能優(yōu)異的負(fù)極材料。商用碳材料容量低、放電平臺(tái)低,因此難以滿足新型LIBs對(duì)于負(fù)極容量和安全性的要求。硅(Si)作為L(zhǎng)IBs負(fù)極材料具有容量高(~4200 mAh·g~(-1))、成本低、放電平臺(tái)合適等優(yōu)點(diǎn),是一種有潛力的高性能負(fù)極材料。但Si在循環(huán)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)巨大的體積變化造成電極結(jié)構(gòu)破壞,導(dǎo)致循環(huán)穩(wěn)定性差,限制了其工業(yè)化發(fā)展。本文針對(duì)Si電極體積變化大這一特性,采用導(dǎo)電聚合物包覆的方式改善其電化學(xué)性能。本文采用直流電弧等離子法制備Si納米粒子(NPs),使用對(duì)氨基苯甲酸(ABA)對(duì)其進(jìn)行表面改性,之后使用原位聚合的方式將聚苯胺(PANi)引入體系形成聚苯胺-Si納米粒子復(fù)合材料(PANi-Si NPs)。采用XRD、TEM、FTIR等方式對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。結(jié)果表明:通過(guò)使用ABA對(duì)Si NPs進(jìn)行表面改性的方式在Si NPs表面引入苯胺(ANi)基團(tuán)并參與后續(xù)的原位聚合,使PANi-Si NPs之間形成緊密的化學(xué)鍵連接,復(fù)合粒子中PANi質(zhì)量含量約為62%。電化學(xué)性能測(cè)試表明,PANi的存在大幅提高了Si NPs的循環(huán)穩(wěn)定性能,在100 mA·g~(-1)的電流密度下循環(huán)100次后,電池容量保持率為92.5%。為了驗(yàn)證PANi含量對(duì)PANi-Si NPs電化學(xué)性能的影響,本文合成了PANi含量為27 wt.%、62 wt.%和72 wt.%的PANi-Si NPs樣品,采用XRD的手段表征不同含量的PANi對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)以及電化學(xué)性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)PANi含量過(guò)低時(shí),PANi包覆層較薄且難以包覆全部Si NPs,導(dǎo)致電池電化學(xué)穩(wěn)定性較差;當(dāng)PANi含量過(guò)高時(shí),PANi包覆層較厚且粒子之間充滿離子絕緣的PANi,Si NPs難以和電解質(zhì)接觸導(dǎo)致電池容量較低;PANi含量為62 wt.%的樣品Si NPs表面包覆層厚度合適且粒子間有適量PANi作為Si NPs體積變化的緩沖層,具有最佳的電化學(xué)性能。為了進(jìn)一步提高Si NPs在PANi-Si NPs復(fù)合材料中的利用率,本文設(shè)計(jì)了通過(guò)使用葡萄糖作為交聯(lián)劑的交聯(lián)狀3D PANi納米線結(jié)構(gòu)(PNW-Si NPs)。使用XRD、SEM、FTIR、TGA表征PNW-Si NPs的微觀結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:反應(yīng)成功合成了設(shè)計(jì)的微觀結(jié)構(gòu),PANi納米線直徑為20~30nm長(zhǎng)度為200~300nm呈交聯(lián)狀,同時(shí)Si NPs分布在3D PNW中間形成分級(jí)結(jié)構(gòu),PANi含量為65 wt.%。PNW-Si NPs的穩(wěn)定可逆容量為779.5mAh·g~(-1),100 mA·g~(-1)循環(huán)300次后容量保持率為75%。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB383.1;TM912

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 薄洪光;張?chǎng)?潘裕韜;;具有外包選擇的無(wú)等待流水線干擾修復(fù)模型[J];系統(tǒng)管理學(xué)報(bào);2015年04期

2 王建軍;劉亞凈;劉鋒;李婷婷;;考慮行為主體的置換流水車間干擾管理研究[J];系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐;2015年12期

3 王新輝;汪賢裕;;考慮銷售商風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避的雙邊信息不對(duì)稱的供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)[J];中國(guó)管理科學(xué);2015年03期

4 趙霞;吳方衛(wèi);蔡榮;;隨機(jī)產(chǎn)出與需求下二級(jí)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)合同研究[J];管理科學(xué)學(xué)報(bào);2014年08期

5 徐永鋒;;易逝品信用支付集中決策訂貨策略[J];系統(tǒng)管理學(xué)報(bào);2013年05期

6 蘇生;于海杰;吳正華;姚遠(yuǎn)哲;張良;;分銷供應(yīng)鏈協(xié)商調(diào)度多目標(biāo)合作協(xié)同演化算法[J];軟件學(xué)報(bào);2013年06期

7 蘇生;于海杰;吳正華;湯羽;;供應(yīng)鏈協(xié)商調(diào)度模型與算法[J];軟件學(xué)報(bào);2013年01期

8 王柏琳;李鐵克;;等待時(shí)間受限的流水車間調(diào)度問(wèn)題的若干性質(zhì)[J];系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐;2012年06期

9 劉鋒;王建軍;楊德禮;何平;;加權(quán)折扣單機(jī)排序干擾管理模型和算法研究[J];管理科學(xué);2012年01期

10 黃學(xué)文;馬雪麗;劉曉冰;;基于啟發(fā)式調(diào)度規(guī)則的能力需求計(jì)劃算法[J];工業(yè)工程與管理;2011年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 丁然;不確定條件下魯棒性生產(chǎn)調(diào)度的研究[D];山東大學(xué);2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 王濤;機(jī)車轉(zhuǎn)向架輪對(duì)裝置全生命周期成本估算研究[D];大連交通大學(xué);2014年

2 單暉;基于實(shí)時(shí)工況的Job Shop動(dòng)態(tài)隨機(jī)重調(diào)度方法研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2008年

，

本文編號(hào)：2653732