發(fā)布時(shí)間：2021-11-26 04:39

　　硅具有比容量高、充放電平臺(tái)低、資源豐富、安全性好等優(yōu)點(diǎn),成為最有潛力的鋰離子電池負(fù)極材料之一。但硅本身存在體積膨脹問題和導(dǎo)電性差的問題決定了其使用壽命短、循環(huán)性能差的特點(diǎn)。目前常用制備硅基負(fù)極材料的方法主要有三類,一是將硅的尺寸納米化,制備納米顆粒,納米線和納米管等,減小絕對(duì)體積變化;二是將硅與碳、金屬、非金屬等緩沖基質(zhì)復(fù)合,制備復(fù)合材料,增強(qiáng)導(dǎo)電性,抑制SEI膜形成;三是通過構(gòu)筑多層次結(jié)構(gòu),緩解體積膨脹,改善硅材料壽命。其中陶瓷基質(zhì)經(jīng)常被應(yīng)用于吸收硅體積膨脹產(chǎn)生應(yīng)力,但是目前技術(shù)所采用的陶瓷往往不具備儲(chǔ)鋰電活性,從而犧牲負(fù)極材料容量。而且與碳基質(zhì)之間往往存在相分離、結(jié)合性差等弱點(diǎn),不能有效地起到共同吸收應(yīng)力,穩(wěn)定電極結(jié)構(gòu)。為了解決上述問題,本論文首先探討了鋰離子電極材料中黏結(jié)劑種類的選擇和含量?jī)?yōu)化等問題。其次運(yùn)用高溫裂解法,以不飽和聚酯熱固性樹脂作為碳源和反應(yīng)介質(zhì),以硅烷偶聯(lián)劑作為陶瓷前驅(qū)體,成功制備了不同比例的硅/碳復(fù)合材料和硅/硅氧碳/碳復(fù)合材料,研究了所得材料的物相組分以及電化學(xué)相關(guān)性能。硅/硅氧碳/碳復(fù)合材料可以有效緩解硅在脫嵌鋰過程中帶來(lái)的體積效應(yīng),從而提高硅基負(fù)極材料的電... 

【文章來(lái)源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁(yè)數(shù)】：81 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 鋰離子電池發(fā)展
        1.2.1 鋰電池發(fā)展過程及我國(guó)鋰電池發(fā)展簡(jiǎn)史
        1.2.2 鋰離子電池結(jié)構(gòu)
        1.2.3 鋰離子電池的原理、發(fā)展及其特點(diǎn)
        1.2.4 我國(guó)發(fā)展鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的必要性和前景
    1.3 鋰離子電池負(fù)極材料研究現(xiàn)狀
        1.3.1 碳基負(fù)極材料
        1.3.2 氮化物
        1.3.3 錫基氧化物和錫化物
        1.3.4 新型合金
    1.4 鋰離子電池硅基負(fù)極材料儲(chǔ)鋰機(jī)理和研究現(xiàn)狀
        1.4.1 硅基材料納米化
        1.4.2 硅基材料復(fù)合化
        1.4.3 硅基材料多層次空間化
    1.5 選題背景及研究?jī)?nèi)容
        1.5.1 研究目的及選題意義
        1.5.2 研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)
2 實(shí)驗(yàn)方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)藥品及儀器
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.2 負(fù)極材料制備
        2.2.1 電極的制備
        2.2.2 電池裝配
    2.3 負(fù)極材料形貌表征
        2.3.1 X射線衍射分析（X-ray diffraction, XRD）
        2.3.2 拉曼光譜分析（Raman spectroscopy, RAMAN）
        2.3.3 熱重分析（Thermogravimetric analyzer, TG）
        2.3.4 掃描電子顯微鏡分析（Scanning electron microscope, SEM）
        2.3.5 透射電子顯微鏡分析（Transmission electron microscope, TEM）
    2.4 負(fù)極材料電化學(xué)性能表征
        2.4.1 恒電流充放電法
        2.4.2 循環(huán)伏安法
        2.4.3 交流阻抗測(cè)試
3 黏結(jié)劑對(duì)硅負(fù)極電化學(xué)性能的影響
    3.1 不同黏結(jié)劑含量對(duì)電極的電化學(xué)性能分析
    3.2 不同黏結(jié)劑電極的電化學(xué)性能分析
    3.3 不同粘度的黏結(jié)劑電極的電化學(xué)性能分析
    3.4 不同黏結(jié)劑電極的SEM分析
    3.5 本章小結(jié)
4 硅/碳復(fù)合負(fù)極材料的制備及鋰電性能研究
    4.1 硅/碳復(fù)合負(fù)極材料的制備
    4.2 形貌特征及表征
    4.3 電化學(xué)測(cè)試及性能分析
        4.3.1 硅/碳復(fù)合材料充放電特征曲線
        4.3.2 硅/碳復(fù)合材料循環(huán)性能曲線
        4.3.3 硅/碳復(fù)合材料倍率性能曲線
    4.4 本章小結(jié)
5 硅/硅氧碳/碳復(fù)合負(fù)極材料的制備及性能研究
    5.1 硅/硅氧碳/碳復(fù)合負(fù)極材料的制備
    5.2 形貌特征及表征
    5.3 電化學(xué)測(cè)試及性能分析
        5.3.1 硅/硅氧碳/碳復(fù)合材料循環(huán)伏安特性曲線
        5.3.2 硅/硅氧碳/碳復(fù)合材料交流阻抗分析
        5.3.3 硅/硅氧碳/碳復(fù)合材料充放電特征曲線
        5.3.4 硅/硅氧碳/碳復(fù)合材料循環(huán)性能曲線
        5.3.5 硅/硅氧碳/碳復(fù)合材料倍率性能曲線
    5.4 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
在校期間研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
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)
[2]鋰離子電池硅復(fù)合負(fù)極材料研究進(jìn)展[J]. 高鵬飛,楊軍.  化學(xué)進(jìn)展. 2011(Z1)
[3]我國(guó)廢舊電池回收利用中存在的問題與對(duì)策[J]. 程曉玲.  廈門廣播電視大學(xué)學(xué)報(bào). 2010(04)
[4]鋰離子電池硅基復(fù)合物負(fù)極材料[J]. 陳敬波,趙海雷,何見超,王夢(mèng)微.  化學(xué)進(jìn)展. 2009(10)
[5]鋰離子蓄電池負(fù)極材料Li4Ti5O12的研究進(jìn)展[J]. 彭久云,曾照強(qiáng),苗赫濯.  電源技術(shù). 2002(06)



本文編號(hào)：3519412