近年來,隨著便攜式電子設(shè)備的更新?lián)Q代與新能源汽車的普及,人們對主要動力源鋰離子電池的能量密度提出了更高的要求。傳統(tǒng)石墨負極受限于其較低的理論比容量,注定將被淘汰。相比之下,比容量更高的轉(zhuǎn)換型負極與合金型負極具有重要的研究意義。其中,三氧化鉬負極與硅負極因其極高的理論容量（MoO3的理論比容量為1117 mAh g-1,Si的理論比容量為4200 mAhg-1）,受到了較多的研究。然而,這兩種材料均有著循環(huán)前后體積變化大與導(dǎo)電性能差的本征缺陷,尋找具有普適性的改性手段有著很重要的意義。本文分別從設(shè)計納米結(jié)構(gòu)三氧化鉬/碳負極復(fù)合材料與開發(fā)新型硅負極粘結(jié)劑兩種策略入手,旨在獲得比容量高、循環(huán)穩(wěn)定的負極材料。主要研究內(nèi)容如下:（1）通過熱解有機硼酸酯納米顆粒（BNP）與磷鉬酸（PMA）反應(yīng)得到的PMA-BNP中間體,得到了 MoO3-C負極復(fù)合材料。該復(fù)合材料具有分級石榴狀納米結(jié)構(gòu),內(nèi)部高活性的氮摻雜碳核心可有效地增強材料的導(dǎo)電能力,鑲嵌其上的三氧化鉬顆粒是材料的主要容量來源,最外部的超薄碳層確保了材料的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。（2）比較不同煅燒溫度下所得產(chǎn)物的形貌與電化學(xué)性能,發(fā)現(xiàn)650℃為最優(yōu)熱處... 

【文章來源】：華東理工大學(xué)上海市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．３原位ＴＥＭ對Ｍ〇０３極片的鋰化過程分析結(jié)果

較為常??見的改進手段。Ｘｕｅ［９２ｉ等人報道了?ＭｏＣｂ／ＩｍＯａ復(fù)合物核殼納米棒，在０．２Ｃ倍率下獲得??了?１３０４?ｍＡｈ?ｇ＇１的較高容量，容量保持率高，循環(huán)５０圈后仍有１１１４?ｍＡｈ?ｇ－１的容量；??類似的，他們還報道了?Ｍｏ０３＠Ｍｎ〇２核殼納米棒［９３】，０．１?Ｃ倍率下容量為１４７５?ｍＡｈ?ｇ－１，??５０圈后保留有１１２７?ｍＡｈ?ｆ的容量。Ｌｉｕ［Ｗ等人通過可調(diào)控的電化學(xué)沉積手段在丁丨０２納??米線上包覆Ｍｏ０３，獲得了?Ｔｉ０２－Ｍｏ〇ｄＳ殼納米線陣列，如圖１．４所示，ＴｉＣｂ核心具有??較好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，導(dǎo)電性良好，在支撐Ｍｏ０３的同時可提供一定循環(huán)容量，作為鋰電??負極進行測試時，該材料在２５０?ｍＡｇ－１電流密度下獲得了?６７０?ｍＡｈ?ｇ－１的初始容量，且??保持穩(wěn)定循環(huán)容量超２００圈，與鈷酸鋰正極材料組成全電池時，獲得了較為出色的電化??學(xué)性能，在５０?ｍＡｇ－１的電流密度下可保持１２０?ｍＡｈ?ｇ－１的穩(wěn)定容量。??議＿＿Ｕ??圖１．４?（ａ）初始Ｔｉ０２納米線陣列的ＳＥＭ圖像；（ｂ－ｃ〇不同分辨率下Ｔｉ０２－Ｍｏ０３核殼納米線的ＳＥＭ??圖像??Ｆｉｇ?１．４?（ａ）?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐｒｉｓｔｉｎｅ?Ｔｉ〇２?ｎａｎｏｗｉｒｅ?ａｒｒａｙ；?（ｂ－ｄ）?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ??Ｔｉ〇２－Ｍｏ〇３?ｈｙｂｒｉｄ?ａｒｒａｙ?ａｎｏｄｅ?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ??盡管已有大量改善Ｍｏ〇３材料循環(huán)、倍率性能的手段，受限于其固有的反應(yīng)機理，??首次庫倫效率低的問題仍是限制該材料進一步應(yīng)用的較大阻礙。

第１０頁?華東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文??納米顆粒電極完全可逆轉(zhuǎn)換反應(yīng)成功案例的啟發(fā)，ＷａｎｇＭ等人設(shè)計了具有均勻分布??Ｍｏ０３與ＣｏＭｏＣＵ次級單位的復(fù)合材料Ｐ－Ｍｏ－Ｃｏ－ＨＭＳｓ，該材料的制備流程與鋰化過程??機理如圖１．５所示，嵌鋰終點產(chǎn)生的納米級Ｃｏ顆粒能夠催化ＬｂＯ在脫鋰過程中完全可??逆地轉(zhuǎn)換為ＣｏＯ與Ｍｏ０３，與此同時，該材料的多孔結(jié)構(gòu)提供了較大的電極／電解液接??觸面積，縮短了電荷傳輸?shù)穆窂�，測試電化學(xué)性能時，該材料獲得了接近１００％的首次??庫倫效率，且在循環(huán)１００圈后仍保持了?１５９８．７?ｍＡｈ＃的極高容量。??（ａ）??Ｓｏｌｖｏｔｈｅｒｍａｌ?Ｃ?ａｌｃｉｎｉｎｇ??＝，一響??、ｌｏ０２｛ａ?ｃａｃ）２０（?’ｌ２?＼ｆｏ－Ｃｏ－ｐｒｅ?ｃｕｒｓｏｒ??ｅｔｈａｎｏｌ?ｓｏｌｕｌｉｏｎ??Ｇａｓ?ｒｅｌｅａｓｉｎｇ??Ｉｎ?ｓｉｔｕ?ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚｉｎｇ??Ｋ，?丄??ｉ?ｈｙｂｒｉｄ?ｍｉｃｒｏｓｐｈｃｒｃ??圖１．５?（ａ）復(fù)合材料Ｐ＿Ｍｏ－Ｃｏ－ＨＭＳｓ的制備流程圖；（ｂ）鋰化過程與Ｃｏ單質(zhì)催化機理示意圖??Ｆｉｇ?１．５?（ａ）?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ?ｔｏ?ｆａｂｒｉｃａｔｅ?Ｐ－Ｍｏ－Ｃｏ－ＨＭＳｓ；?（ｂ）?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ??ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｌｉｔｈｉａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ａｎｄ?ｔｈｅ?Ｃｏ?ｃａｔａｌｙｔｉｃ?ｒｅａｃｔｉｎｇ??１．５硅負極材料??硅負極受益于其與鋰離子間的合金化反應(yīng)機理，在完全嵌鋰的條件下可獲得極高的??比容量ＭＺＯＯｍＡｈｇ－１），同時，其脫嵌

【參考文獻】：
期刊論文
[1]鋰離子電池及其正極材料的研究進展[J]. 馬榮駿.  有色金屬. 2008(01)



本文編號：3307519