近年來,隨著消費類電子產(chǎn)品、電動汽車和儲能技術(shù)的飛速發(fā)展,鋰離子電池的市場需求也不斷增大。但是,目前商用鋰離子電池的能量密度較低,無法滿足未來高能量密度儲能設(shè)備的要求。因此,開發(fā)高比能量的鋰離子電池勢在必行。采用高比容量的硅/鍺基負極替代傳統(tǒng)的低容量石墨負極(372 mAh g^-1)從而減輕電池中負極材料的負載量,是制備高比能量鋰離子電池的有效方法之一。硅（Si）和鍺（Ge）負極是基于合金化的反應(yīng)進行儲鋰,它們的理論比容量分別為4200mAh g^-1和1625 mAh g^-1。同時,硅/鍺基負極的脫/嵌鋰平臺適中,可以避免鋰枝晶的形成,保證電池的高安全性。然而,硅/鍺基負極在充放電過程中存在較大的體積變化會導(dǎo)致活性材料的粉化和破碎,造成活性物質(zhì)的利用率降低,最終致使電池的容量不斷衰減和性能持續(xù)惡化。因此,通過對硅/鍺基負極的微結(jié)構(gòu)和組分進行優(yōu)化設(shè)計從而改善其電化學(xué)性能,對于制備高比能量鋰離子電池具有非常重要的意義。本論文結(jié)合了材料的納米化、多孔化以及復(fù)合化等策略對硅/鍺基復(fù)合材料進行微結(jié)構(gòu)的設(shè)計,并通過對制備技術(shù)的探索來... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所)上海市

【文章頁數(shù)】：242 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

011年至2017年我國新能源汽車產(chǎn)銷量（萬輛）

的是 2011~2017 年我國新能源汽車的產(chǎn)銷情況。隨著電池技術(shù)的不斷革新，我國的電動汽車將會迎來一個發(fā)展的黃金時代。動力電池（電芯）是電動汽車的核心部件，直接決定電動汽車的安全性以及續(xù)航里程。近年來，世界各國為了搶占新能源汽車市場，紛紛致力于高密度動力電池的研發(fā)和生產(chǎn)。其中，日本松下、韓國的三星和 LG 化學(xué)公司實力強勁，占據(jù)了全球大半的市場。與此同時，我國的動力電池企業(yè)也如雨筍般不斷涌現(xiàn)出來。其中，被稱為“獨角獸”的寧德時代新能源科技有限公是在 2017 年擊敗了日本松下成為這個行業(yè)的巨頭，動力電池的出貨量位居第一。同年我國新能源汽車動力電池裝機總電量約 36.24 GWh，相比于 2的 28GWh，同比增長 29.4%。圖 1.2 所示的是 2018 年全球汽車動力鋰電池出貨量排名分布圖，排名前三的企業(yè)分別是寧德時代新能源科技有限公司和比亞迪股份有限公司。

使電池急劇發(fā)熱甚至可能爆炸，安全性差。除此之外空氣中的水和氧氣反應(yīng)，造成鋰的加工和保存難度加大決鋰金屬二次電池安全性等方面的問題，在 20 世紀(jì) 80 年搖椅式電池”的模型[3, 4]。在新的電池中，使用了可嵌鋰為電池負極。由于嵌鋰化合物的電壓要高于金屬鋰，可以程中的形成鋰枝晶，大大提高了電池的安全性。在h 等人[5]也發(fā)現(xiàn)了層狀的嵌鋰金屬氧化物 LiMO2（M=Ni、狀結(jié)構(gòu)和較為理想的工作電壓，后來逐漸發(fā)展成為商用鋰一。在 1991 年，日本索尼公司成功地開發(fā)了 C/LiCoO2體工作電壓高達 3.6 V。在充放電過程中，鋰離子可以在正逆地嵌入和脫出，被形象地稱為是“搖椅式電池”，首次業(yè)化應(yīng)用。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Si-Based Anode Materials for Li-Ion Batteries:A Mini Review[J]. Delong Ma,Zhanyi Cao,Anming Hu.  Nano-Micro Letters. 2014(04)



本文編號：3131507