近年來,由于化石能源的日益枯竭以及空氣質(zhì)量的逐漸惡化,電動汽車取代燃油汽車成為了一種不可阻擋的趨勢,而傳統(tǒng)的石墨類材料作為典型的已商業(yè)化的鋰離子電池負材料,已無法滿足電動汽車高能量和高功率密度的需求。而碳包覆的硅碳復(fù)合材料作為一種新興的最具有應(yīng)用前景的負極材料,正逐漸占據(jù)著鋰離子電池的市場和研究方向。不過,硅材料要想完全取代石墨類材料,兩大缺陷亟需解決:一是充放電過程中硅存在巨大的體積效應(yīng),二是硅自身的電導(dǎo)率太低。對此,本文從解決硅基材料的這兩大難題出發(fā),提出了利用靜電自組裝法將Nafion樹脂均勻包覆于二氧化硅顆粒表面,輔以鎂熱還原反應(yīng)進行還原,再輔以高溫煅燒進行碳化,制備出無定形碳層包覆的硅基復(fù)合結(jié)構(gòu)。并分析了不同硅含量的Si/C復(fù)合材料以及相同硅含量的Si/C和SiO₂/C復(fù)合材料對材料結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能之間的關(guān)系。主要有以下幾點研究內(nèi)容及結(jié)論:（一）靜電自組裝法制備不同硅含量的Si/C復(fù)合材料制備不同硅含量的硅碳復(fù)合材料,通過XRD圖譜和拉曼圖譜來表征所制備的硅碳復(fù)合材料中硅是無定形硅,碳材料是無定形碳;通過XPS圖譜來表征碳和硅主要是以碳碳單鍵和0價硅的形... 

【文章來源】：武漢理工大學(xué)湖北省 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】：

近20年全球鋰離子電池市場的需求量變化趨勢

選擇直接影響鋰離子電池的放電比容量，壽命的長短和安全性等。正極和料都是通過電離 Li 離子插入和脫出材料來實現(xiàn)充放電過程。在層狀氧化墨的電池體系下，插入和脫出材料的性質(zhì)可導(dǎo)致晶體和電子結(jié)構(gòu)變成合金電化學(xué)插層，這不同于錫和硅材料體系。在充電時，鋰離子從正極材料中脫過電解質(zhì)傳導(dǎo)傳輸并插入到負極材料中；在放電時，Li 離子從負極材料并插入到正極材料，同時通過電解質(zhì)，在相反的電化學(xué)電位梯度下遷移。負極材料的性能通常根據(jù)其單位重量材料的充電容量（mAh/g）進行量化

圖 1-3 六方石墨晶體結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1-3 Schematical illustration of hexagonal graphite crystal structur石墨類材料多指接近于無序結(jié)構(gòu)的碳[38]，前驅(qū)體包括有酚醛樹脂[40]等，Liu 等人提出了單層和多層石墨烯儲鋰機理[41]，Zheng 等人機理”[42]，Mabuchi 等人提出的“微孔貯鋰機理”[43]等。由于無序結(jié)充放電過程中，其充放電曲線呈現(xiàn)明顯斜坡狀，當然通過優(yōu)化前驅(qū)控高溫煅燒時的條件，來改變材料結(jié)構(gòu)，進而提升其放電比容量墨結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1-4 所示。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]鋰離子電池硬碳負極材料研究進展[J]. 孫顥,蒲薇華,何向明,李建軍,姜長印,萬春榮.  化工新型材料. 2005(11)
[2]電池的近期發(fā)展與鋰離子電池[J]. 陳德鈞.  電池. 1996(03)



本文編號：3389064