鋰離子電池由于具有高的能量密度,功率密度,長(zhǎng)循環(huán)壽命而被廣泛應(yīng)用到人類生活的方方面面,但是現(xiàn)有的鋰離子二次電池不能滿足人們對(duì)于更長(zhǎng)續(xù)航里程和待機(jī)時(shí)間的使用需求。提升鋰離子電池正負(fù)極材料的儲(chǔ)鋰容量是提升電池能量密度最為有效的策略。硅、鍺基負(fù)極材料由于具有超高的能量密度（硅:4200 mAh/g,Ge:1600 mAh/g）,較低的嵌鋰電位（<0.5 V）,環(huán)境友好,被認(rèn)為是最有發(fā)展前景的下一代鋰離子電池負(fù)極材料。但是硅鍺基負(fù)極材料由于嵌鋰時(shí)會(huì)發(fā)生巨大的體積膨脹,導(dǎo)致顆粒發(fā)生粉化,活性材料與集流體脫落失去電接觸,固體電解液界面膜（SEI）不能穩(wěn)定生成,在不斷的破裂和重建的過程中消耗了電解液和活性材料。因此,本論文主要圍繞高比能、長(zhǎng)壽命硅鍺基鋰離子二次電池負(fù)極材料的可控制備、納米結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、表面包覆改性、電極儲(chǔ)荷機(jī)理及器件構(gòu)造等方面開展了深入的研究。（1）Ge/RGO/CNT復(fù)合材料用于鋰離子電池儲(chǔ)鋰性質(zhì)的研究:采用化學(xué)法制備了粒徑為20nm的Ge納米顆粒,并引入還原氧化石墨烯（RGO）和碳納米管（CNT）構(gòu)筑三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),提升Ge基負(fù)極材料的儲(chǔ)鋰性能。RGO具有豐富的褶皺結(jié)構(gòu)以及較... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：120 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

鋰離子電池的構(gòu)成及工作原理示意圖

oO2 Li1-xCoO2+xLi++xe-負(fù)極: 6C+xLi++xe- LixC6圖 1.1 鋰離子電池的構(gòu)成及工作原理示意圖1.2.2 鋰離子電池隔膜及電解液鋰離子電池電解液主要由有機(jī)溶劑，鋰鹽以及添加劑組成[52]。有機(jī)溶劑主要是碳酸脂類電解液，如 PC, EC, DEC, DMC, EMC。在早期的商業(yè)鋰離子電池中，溶劑多使用 PC，但是經(jīng)研究發(fā)現(xiàn) PC 對(duì)石墨的兼容性較差，使生成的 SEI 膜不穩(wěn)定，同時(shí)易溶劑化的鋰離子會(huì)嵌入石墨層間，使石墨片層發(fā)生剝離。EC 的介電常數(shù)較高，可以在負(fù)極材料的表面形成致密的 SEI 膜

高容量 Si/Ge 基負(fù)極材料的可控制備及其嵌鋰性質(zhì)研究隔膜是鋰離子電池的重要組成部分，其主要作用是隔離正負(fù)極，防止短路，同時(shí)吸附電，導(dǎo)離子，阻電子的作用[64]。鋰離子電池的隔膜材料主要有聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)單層膜，以及由二者復(fù)合得到的多層微孔膜。PE、PP 微孔膜具有高的孔隙率，低電阻，較高的裂強(qiáng)度，抗酸堿能力以及良好的彈性能等。鋰離子電池隔膜的主要參數(shù)有孔隙率，孔徑大分布，透氣率，熱性以及自動(dòng)關(guān)閉機(jī)理。目前市場(chǎng)上使用的鋰電隔膜材料主要生產(chǎn)自美國(guó)本，價(jià)格較高，一般在 8-15 元/m2。我國(guó)的鋰離子電池聚合物隔膜還處于研究階段。聚合膜的制備方法主要有熔融拉伸和熱致相分離兩大類方法。而熔融拉伸法由于生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單產(chǎn)過程中無污染，是目前世界上生產(chǎn)聚合物隔膜的主要方法。熱致相分離方法較為復(fù)雜，使用稀釋劑，容易造成二次污染且生產(chǎn)成本較高。未來鋰離子電池隔膜的主要發(fā)展方向是制備具有高孔隙率，對(duì)電解液良好親和性，低的熱收縮率以及較高的熔化溫度，較低成本性能鋰離子電池用隔膜材料。


本文編號(hào)：3325433