基于電鍍硅的柔性復(fù)合材料制備及其儲鋰性能研究
發(fā)布時間:2021-10-08 13:35
柔性電子產(chǎn)品是電子產(chǎn)品最具前景的發(fā)展方向之一,但由于傳統(tǒng)電池往往不能承受彎曲、折疊等操作,嚴(yán)重限制了柔性電子產(chǎn)品的發(fā)展。本論文采用電沉積法制備了柔性三維硅/碳納米管紙復(fù)合負(fù)極材料(Si/CNTs),重點(diǎn)研究了該復(fù)合電極的形貌、成分、力學(xué)等特性以及作為鋰離子電池負(fù)極的儲鋰性能,探索了柔性復(fù)合負(fù)極在充放電過程中充放電行為及電極材料的變化規(guī)律,并進(jìn)一步組裝成柔性半電池。本論文主要結(jié)果如下:(1)以柔性的三維碳納米管紙為導(dǎo)電基底,采取低成本的恒電流電沉積法制備柔性Si/CNTs復(fù)合負(fù)極材料,得到一種超薄、質(zhì)輕、無粘結(jié)劑及獨(dú)立支撐的柔性復(fù)合負(fù)極。結(jié)果表明,該復(fù)合電極保持了三維碳納米管的多孔結(jié)構(gòu),硅沉積物牢牢地粘附在碳納米管管壁之上;力學(xué)性能測試表明Si/CNTs電極具有良好的柔性,可以承受重復(fù)的彎曲和扭曲而不被破壞。(2)將上述柔性復(fù)合材料組成紐扣電池并進(jìn)行電化學(xué)性能測試。測試結(jié)果表明:電沉積的硅是主要的活性材料;通過調(diào)控電沉積硅層的質(zhì)量,可以有效提升復(fù)合電極的體積比容量。當(dāng)硅負(fù)載量為2.3mg cm-2的電極在200mA g-1條件下,其體積比容量為...
【文章來源】:中國地質(zhì)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:71 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
各種圓柱型鋰離)紐扣鋰離種鋰離子電池子電池;(b子電池;(d池的結(jié)構(gòu)示意
和鈷面體作用但是體位并嵌之負(fù)總鈷酸鋰(鈷離子(Co體位置時,用力結(jié)合的是不會破壞位置脫嵌,嵌入石墨的(劉景,20極:6C總反應(yīng):6CLiCoO2)為o3+)交替填層狀結(jié)構(gòu)不的,Li+在石壞石墨的層狀伴隨著 Co層間,電子002)。C + xLi++ xeC + LiCoO2為典型的層填充在由氧不會被破壞墨層間的嵌狀結(jié)構(gòu)。如o3+被氧化成子同時經(jīng)外e- 充電放電LixC 充電放電Li1-xCo層狀結(jié)構(gòu),氧離子構(gòu)成的壞。而碳負(fù)極嵌入或脫嵌如圖 1-2 所成 Co4+。脫外電路到達(dá)石6oO2+ LixC6氧離子作立的八面體空極(石墨)嵌雖然會引起所示,充電時嵌的 Li+進(jìn)石墨負(fù)極以((立方緊密堆空隙中。當(dāng)?shù)膶娱g本就起石墨片層時,Li+從層進(jìn)入電解液通以使電荷保持1-2)1-3)堆積,鋰離子Li+嵌入或就是依靠分層之間的間層狀結(jié)構(gòu)中通過隔膜到持平衡;放子(Li+)或嵌脫八分子間的距增大,中的八面到達(dá)負(fù)極放電則反
1.2穿戴201比如201對于池的在重至可熱點(diǎn)2 柔性鋰柔性電子戴設(shè)備、智5;Stoppa如谷歌公司5;史菁菁于這些前沿的涂覆和組重復(fù)彎折過可能會將隔點(diǎn)方向(Sto中鋰離子電池子產(chǎn)品或器件能紡織品、M,2014;推出的智能菁,2016)。沿產(chǎn)品,傳統(tǒng)組裝工藝決定過程中會造成膜刺穿,導(dǎo)oppa M,2中國地質(zhì)大學(xué)池簡介件是電子產(chǎn)可彎曲手Zhou G,能眼鏡、蘋柔性電子統(tǒng)鋰離子電定了傳統(tǒng)的成電極材料導(dǎo)致電池短014;李學(xué)學(xué)(北京)工產(chǎn)品最具有潛手機(jī)(如圖2014)。許蘋果公司提出子產(chǎn)品具有可電池?zé)o法滿足的鋰離子電池料從剛性集流短路。所以柔通,2015;工程碩士學(xué)位潛力和吸引1-3 所示)許多公司已出的 IPhone可重復(fù)彎曲足上述的要池是剛性的流體上脫落柔性電池的聞雷,20位論文引力的發(fā)展方等等(Hu已經(jīng)開發(fā)出部e Procare 概曲、折疊、拉要求,這是因的,不具備可落或剝落而影的研究與開發(fā)015)。方向之一,u L,2011a部分柔性電概念機(jī)等等拉伸、扭曲因?yàn)槟壳颁嚳蓮澱鄣热嵊绊戨姵匦园l(fā)正成為一諸如可;Pu X,電子產(chǎn)品,(Pu X,曲等特性,鋰離子電柔性特性。性能,甚一個新的
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]3D打印柔性可穿戴鋰離子電池[J]. 王一博,趙九蓬. 材料工程. 2018(03)
[2]柔性電池的最新研究進(jìn)展[J]. 史菁菁,郭星,陳人杰,吳鋒. 化學(xué)進(jìn)展. 2016(04)
[3]硅負(fù)極的應(yīng)用技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 陳瑤,呂豪杰,石先興. 電源技術(shù). 2016(03)
[4]柔性電子器件的應(yīng)用、結(jié)構(gòu)、力學(xué)及展望[J]. 李學(xué)通,仝洪月,趙越,杜鳳山. 力學(xué)與實(shí)踐. 2015(03)
[5]碳納米管材料和碳納米管紙[J]. 黃鴻,黃鯤. 中華紙業(yè). 2015(06)
[6]石墨烯在柔性鋰離子電池中的應(yīng)用及前景[J]. 聞雷,陳靜,羅洪澤,李峰. 科學(xué)通報. 2015(07)
[7]柔性電池研發(fā)進(jìn)展[J]. 劉春娜. 電源技術(shù). 2014(12)
[8]Si-Based Anode Materials for Li-Ion Batteries:A Mini Review[J]. Delong Ma,Zhanyi Cao,Anming Hu. Nano-Micro Letters. 2014(04)
[9]碳納米管與石墨烯在儲能電池中的應(yīng)用[J]. 李健,官亦標(biāo),傅凱,蘇岳鋒,包麗穎,吳鋒. 化學(xué)進(jìn)展. 2014(07)
[10]鋰離子電池硅負(fù)極材料衰退機(jī)理的研究進(jìn)展[J]. 馬增勝,周益春,劉軍,薛冬峰,楊慶生,潘勇. 力學(xué)進(jìn)展. 2013(05)
博士論文
[1]高功率柔性鋰離子電池電極材料的制備及其性能研究[D]. 李娜.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2013
碩士論文
[1]碳納米管/石墨烯雜化材料的制備與研究[D]. 郟余晨.江南大學(xué) 2013
[2]鋰離子電池硅負(fù)極材料制備及其循環(huán)穩(wěn)定性能研究[D]. 湯紅.河北科技大學(xué) 2012
[3]高密度高熱導(dǎo)定向碳納米管紙的制備和性能測量研究[D]. 張凌.清華大學(xué) 2012
本文編號:3424268
【文章來源】:中國地質(zhì)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:71 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
各種圓柱型鋰離)紐扣鋰離種鋰離子電池子電池;(b子電池;(d池的結(jié)構(gòu)示意
和鈷面體作用但是體位并嵌之負(fù)總鈷酸鋰(鈷離子(Co體位置時,用力結(jié)合的是不會破壞位置脫嵌,嵌入石墨的(劉景,20極:6C總反應(yīng):6CLiCoO2)為o3+)交替填層狀結(jié)構(gòu)不的,Li+在石壞石墨的層狀伴隨著 Co層間,電子002)。C + xLi++ xeC + LiCoO2為典型的層填充在由氧不會被破壞墨層間的嵌狀結(jié)構(gòu)。如o3+被氧化成子同時經(jīng)外e- 充電放電LixC 充電放電Li1-xCo層狀結(jié)構(gòu),氧離子構(gòu)成的壞。而碳負(fù)極嵌入或脫嵌如圖 1-2 所成 Co4+。脫外電路到達(dá)石6oO2+ LixC6氧離子作立的八面體空極(石墨)嵌雖然會引起所示,充電時嵌的 Li+進(jìn)石墨負(fù)極以((立方緊密堆空隙中。當(dāng)?shù)膶娱g本就起石墨片層時,Li+從層進(jìn)入電解液通以使電荷保持1-2)1-3)堆積,鋰離子Li+嵌入或就是依靠分層之間的間層狀結(jié)構(gòu)中通過隔膜到持平衡;放子(Li+)或嵌脫八分子間的距增大,中的八面到達(dá)負(fù)極放電則反
1.2穿戴201比如201對于池的在重至可熱點(diǎn)2 柔性鋰柔性電子戴設(shè)備、智5;Stoppa如谷歌公司5;史菁菁于這些前沿的涂覆和組重復(fù)彎折過可能會將隔點(diǎn)方向(Sto中鋰離子電池子產(chǎn)品或器件能紡織品、M,2014;推出的智能菁,2016)。沿產(chǎn)品,傳統(tǒng)組裝工藝決定過程中會造成膜刺穿,導(dǎo)oppa M,2中國地質(zhì)大學(xué)池簡介件是電子產(chǎn)可彎曲手Zhou G,能眼鏡、蘋柔性電子統(tǒng)鋰離子電定了傳統(tǒng)的成電極材料導(dǎo)致電池短014;李學(xué)學(xué)(北京)工產(chǎn)品最具有潛手機(jī)(如圖2014)。許蘋果公司提出子產(chǎn)品具有可電池?zé)o法滿足的鋰離子電池料從剛性集流短路。所以柔通,2015;工程碩士學(xué)位潛力和吸引1-3 所示)許多公司已出的 IPhone可重復(fù)彎曲足上述的要池是剛性的流體上脫落柔性電池的聞雷,20位論文引力的發(fā)展方等等(Hu已經(jīng)開發(fā)出部e Procare 概曲、折疊、拉要求,這是因的,不具備可落或剝落而影的研究與開發(fā)015)。方向之一,u L,2011a部分柔性電概念機(jī)等等拉伸、扭曲因?yàn)槟壳颁嚳蓮澱鄣热嵊绊戨姵匦园l(fā)正成為一諸如可;Pu X,電子產(chǎn)品,(Pu X,曲等特性,鋰離子電柔性特性。性能,甚一個新的
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]3D打印柔性可穿戴鋰離子電池[J]. 王一博,趙九蓬. 材料工程. 2018(03)
[2]柔性電池的最新研究進(jìn)展[J]. 史菁菁,郭星,陳人杰,吳鋒. 化學(xué)進(jìn)展. 2016(04)
[3]硅負(fù)極的應(yīng)用技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 陳瑤,呂豪杰,石先興. 電源技術(shù). 2016(03)
[4]柔性電子器件的應(yīng)用、結(jié)構(gòu)、力學(xué)及展望[J]. 李學(xué)通,仝洪月,趙越,杜鳳山. 力學(xué)與實(shí)踐. 2015(03)
[5]碳納米管材料和碳納米管紙[J]. 黃鴻,黃鯤. 中華紙業(yè). 2015(06)
[6]石墨烯在柔性鋰離子電池中的應(yīng)用及前景[J]. 聞雷,陳靜,羅洪澤,李峰. 科學(xué)通報. 2015(07)
[7]柔性電池研發(fā)進(jìn)展[J]. 劉春娜. 電源技術(shù). 2014(12)
[8]Si-Based Anode Materials for Li-Ion Batteries:A Mini Review[J]. Delong Ma,Zhanyi Cao,Anming Hu. Nano-Micro Letters. 2014(04)
[9]碳納米管與石墨烯在儲能電池中的應(yīng)用[J]. 李健,官亦標(biāo),傅凱,蘇岳鋒,包麗穎,吳鋒. 化學(xué)進(jìn)展. 2014(07)
[10]鋰離子電池硅負(fù)極材料衰退機(jī)理的研究進(jìn)展[J]. 馬增勝,周益春,劉軍,薛冬峰,楊慶生,潘勇. 力學(xué)進(jìn)展. 2013(05)
博士論文
[1]高功率柔性鋰離子電池電極材料的制備及其性能研究[D]. 李娜.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2013
碩士論文
[1]碳納米管/石墨烯雜化材料的制備與研究[D]. 郟余晨.江南大學(xué) 2013
[2]鋰離子電池硅負(fù)極材料制備及其循環(huán)穩(wěn)定性能研究[D]. 湯紅.河北科技大學(xué) 2012
[3]高密度高熱導(dǎo)定向碳納米管紙的制備和性能測量研究[D]. 張凌.清華大學(xué) 2012
本文編號:3424268
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