鋰離子電池作為新能源領(lǐng)域的重要組成部分,因其工作電壓高、比量高、容量大、自放電小、循環(huán)性好、使用壽命長(zhǎng)、重量輕、體積小等優(yōu)點(diǎn),在生活中有廣泛的應(yīng)用。商用鋰電負(fù)極材料主要為石墨,其理論比容量為372mAhg^-1,容量相對(duì)較低是一個(gè)不可忽略的重要問(wèn)題。Si是一種應(yīng)用潛力巨大的下一代鋰電負(fù)極材料(理論比容量高達(dá)到4200mAhg^-1),重要缺陷是Si的容量在循環(huán)過(guò)程中會(huì)有很大的衰減,并且Si材料本身也會(huì)有很大的體積膨脹,存在很大的弊端。研究人員發(fā)現(xiàn)過(guò)渡金屬氧化物作為鋰離子負(fù)極材料具有很大的應(yīng)用前景,例如:ZnO、Co₃O₄、MnO₂、MoO₂等一元過(guò)渡金屬氧化物,MnVO₃、MoV₂O₈、Co₃V₂O₈等多元過(guò)渡金屬氧化物,上述過(guò)渡金屬氧化物都表現(xiàn)出較高的理論比容量(>1000mAhg^-1)。其中,目前研... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【圖文】：

鋰離子電池結(jié)構(gòu)

圖 1-2 鋰離子電池工作原理示意圖[8]根據(jù)反應(yīng)原理的方程式及原理示意圖可得，原始狀態(tài)的 Li+存儲(chǔ)在正極材料LiCoO2中，在充電條件下，Li+從 LiCoO2里脫離，在電池內(nèi)部電場(chǎng)的作用下經(jīng)由電解液和隔膜運(yùn)動(dòng)到負(fù)極，同時(shí)釋放 Xe-經(jīng)由外部電路到達(dá)負(fù)極，與負(fù)極的碳材料結(jié)合形成 LixC6。在放電時(shí)，Li+從 LixC6脫離，負(fù)極重新生成 C 材料，Li+經(jīng)過(guò)電解液和隔膜回到正極，與正極的 Li1-XCoO2結(jié)合生成 LiCoO2，在外電路，電子從負(fù)極出發(fā)到達(dá)正極。在鋰離子的充放電過(guò)程中，上述反應(yīng)不斷往復(fù)循環(huán)的進(jìn)行1.3 鋰離子電池負(fù)極材料鋰離子電池的化學(xué)能儲(chǔ)存在電極材料中，因此電極材料對(duì)電池性能起決定性的影響。電極材料可分為正極材料和負(fù)極材料，傳統(tǒng)的比較成熟的商業(yè)化正極材料為 LiCoO2、LiFePO4、LiNiO2、NCA（鎳鈷鋁酸鋰）等。商業(yè)化的負(fù)極材料為石墨、LiTiO3，日本松下公司從 2012 年起將 Si 系合金應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極，同樣顯示出優(yōu)異的性能，容量高達(dá) 4.0Ah，比同尺寸單元的業(yè)界最高容量的電池容量提升了將近 30%[9,11-15]。

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文1.3.1 石墨負(fù)極材料碳材料因其資源豐富多樣、成本低下，且導(dǎo)電性能優(yōu)異、電化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)，已成為目前使用最多的工業(yè)化鋰電池負(fù)極材料，常見(jiàn)的碳材料有石墨、碳納米管、石墨烯等。我國(guó)是世界上石墨儲(chǔ)量最大的國(guó)家，占到世界總儲(chǔ)量的 70%以上，也是石墨出口和生產(chǎn)第一大國(guó)，因此我國(guó)的石墨資源有先天的優(yōu)勢(shì)，由于石墨導(dǎo)電率高、離子遷移率快、鋰離子嵌入脫離前后體積變化小、容量可觀(guān)、電壓平臺(tái)低等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前使用最廣泛的商業(yè)化鋰離子電池負(fù)極材料[25]。鋰離子是以層間嵌入的形式進(jìn)入石墨片層，形成 LixC6（0<x<1），石墨的嵌鋰模型如圖 1-3所示。


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