隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,煤、石油、天然氣等不可再生化石能源日漸消耗的同時(shí)伴隨著一系列嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。因此,探究和研發(fā)高容量、高能量、長(zhǎng)壽命、安全無(wú)污染的新型電化學(xué)儲(chǔ)能體系以及有效地利用自然界中自然資源是當(dāng)前發(fā)展的必然趨勢(shì)。鋰離子電池由于功率密度和能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng),對(duì)環(huán)境無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是電動(dòng)汽車、混合電動(dòng)汽車、空間衛(wèi)星和大規(guī)模儲(chǔ)能裝置的有前景的候選者。但是當(dāng)前具有高容量、高倍率性能的電極材料其價(jià)格仍然較高,因此,開發(fā)電化學(xué)性能好、價(jià)格低廉、環(huán)境友好的負(fù)極材料,是提高其作為儲(chǔ)能體系電極材料的有效途徑。如何提高鋰離子負(fù)極材料的比容量、循環(huán)性能成為當(dāng)前學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界的研究熱點(diǎn)。本論文以膨潤(rùn)土為基質(zhì)和硅源,采用熱還原法合成了多孔硅基負(fù)極材料;用流變相法合成了一系列的Li₃V₂（PO₄）₃/C負(fù)極材料;采用簡(jiǎn)易的水熱共沉淀法合成了Pb₃（OH）₂（CO₃）₂納米片。通過(guò)XRD、XPS、SEM、TEM和電化學(xué)測(cè)... 

【文章來(lái)源】：武漢科技大學(xué)湖北省

【文章頁(yè)數(shù)】：129 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

鋰離子電池的工作原理[28]

目前正極材料主要有:Layered結(jié)構(gòu)(LiCoO2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)、Spinel LiM2O4、Olivine聚陰離子LiMPO4、硅酸鹽化合物L(fēng)i2MSiO4以及硼酸化合物L(fēng)iMBO3(M=Co、Fe、Mn和Ni等)。還有其他正極材料如LiV3O8、氧化物(V2O5和MnO2)、氟化物(FeF3)等。圖1.2為幾種正極材料的晶體結(jié)構(gòu)和電化學(xué)反應(yīng)[34]。1.2.1 層狀結(jié)構(gòu)LiMO_2

圖1.5是幾種負(fù)極材料的性能對(duì)比。為滿足十三五提出的鋰離子二次電池能量密度能達(dá)到300 Wh/kg以上的需求,硅基材料由于具有低電壓平臺(tái)、低成本等優(yōu)勢(shì)而顯出巨大的潛力。由圖1.5可知,硅基負(fù)極材料有以下幾個(gè)特點(diǎn):首先,理論比容量高達(dá)4200mAh/g(Li22Si5)。其次,電極電位適中,避免了鋰枝晶的生成。但是硅基材料同樣存在體積變化嚴(yán)重的問(wèn)題,電極活性物質(zhì)在充放電過(guò)程中容易脫落、粉化,其表面的SEI膜重復(fù)形成,導(dǎo)致硅基負(fù)極材料不可逆容量損耗大,循環(huán)性能變差[171-172]。其次,硅屬于半導(dǎo)體材料,自身導(dǎo)電率小,造成首次庫(kù)倫效率低。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3548131