伴隨著鋰離子電池在生活中的（電動汽車、便攜式電子設(shè)備）的不斷應(yīng)用,暴露出了正極材料的資源匱乏、成本居高不下和比容量低等諸多問題。近年來,氟化鐵正極材料由于其高的輸出電壓,豐富的原材料儲量和高的理論容量(712mAh g^-1)而引起了人們的興趣。盡管具有高電壓平臺和比容量,但由于其強(qiáng)的離子鍵、較低的電子電導(dǎo)率,限制了其用作正極材料。為了充分利用金屬氟化物材料的優(yōu)勢,主要通過調(diào)節(jié)晶粒尺寸和內(nèi)部結(jié)構(gòu),優(yōu)化晶粒形態(tài),與良好導(dǎo)電性的碳材料復(fù)合等技術(shù)手段來提高金屬氟化物的電導(dǎo)率并縮短鋰離子的運(yùn)輸路徑,從而實(shí)現(xiàn)循環(huán)性能穩(wěn)定和高的容量。本論文針對以上問題進(jìn)行了合成和改性研究。通過簡單的共沉淀法研究了反應(yīng)時間對FeF₃·3H₂O/CNT的影響以及含微量水的FeF₃原位生長碳納米管（CNT）和石墨烯（rGO）的復(fù)合材料。同時,運(yùn)用了多種表征方法探究其物理化學(xué)性質(zhì)和電化學(xué)性能。內(nèi)容總結(jié)如下:,（1）探究了采用共沉淀法時不同反應(yīng)時間對合成FeF₃·3H₂O/CNT復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與性... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省211工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

鋰離子電池的工作原理

碩士學(xué)位論文4圖1-1鋰離子電池的工作原理Figure1-1Schemeofacommonsodium-ionbattery實(shí)際上，鋰離子電池的充放電過程可以形象的被理解為鋰離子濃度差的平衡。具體說來，充電時，LiCoO2中的Li+從正極脫出，經(jīng)電解液嵌入石墨負(fù)極，同時為保持平衡釋放一個電子，Co3+氧化為Co4+，此時，正極處在貧鋰狀態(tài)，負(fù)極處在富鋰狀態(tài)；放電時，過程與充電過程相反，Li+從負(fù)極石墨層中脫出，經(jīng)過電解液回到正極材料，正極通過外電路做功得到電荷補(bǔ)償，恢復(fù)到正常狀態(tài)，Co4+還原為Co3+此時正負(fù)極含鋰狀態(tài)又相反�？梢钥闯�，符合典型“搖椅式電池”的工作原理，正負(fù)極材料脫嵌鋰在不破壞電極材料結(jié)構(gòu)的情況下，很大程度上決定了鋰離子電池的儲鋰性能。1.1.3鋰離子電池的特點(diǎn)圖1-2幾類常見二次電池的能量密度對比Figure1-2Comparisonofenergydensityofrechargeablebattery

1緒論7但是LiNiO2的合成困難，熱穩(wěn)定性和安全性均較差，因此二者的雜合產(chǎn)物以及三元化合物往往能夠獲得更為優(yōu)良性能綜合性能[30;34;35]。圖1-3層狀結(jié)構(gòu)的LiMO2結(jié)構(gòu)示意圖Figure1-3StructuresoflayeredLiMO2electrodes1.2.2尖晶石結(jié)構(gòu)LiMn2O420世紀(jì)80年代Thackeray等[36]便發(fā)現(xiàn)尖晶石結(jié)構(gòu)的LiMn2O4能夠在4.1V左右的高電位下嵌鋰，但由于其理論容量較低，僅為148mAhg-1，加上Jahn-Teller畸變效應(yīng)引起循環(huán)性能較差[37]，限制了它的商業(yè)化進(jìn)程。隨著動力電池技術(shù)的發(fā)展和材料合成水平的提高，LiMn2O4的綜合性能得到了大幅的提升。尤其是其低廉的成本和良好的安全性能，以及其三維的隧道結(jié)構(gòu)比層狀結(jié)構(gòu)更有利于鋰離子的嵌入和脫出如圖1-4所示，被認(rèn)為是最有希望用作鋰動力電池的正極材料之一。針對尖晶石LiMn2O4循環(huán)性能較差的缺點(diǎn)，目前主要通常通過體相摻雜、表面包覆等方法來抑制其結(jié)構(gòu)性變化，從而改善它的循環(huán)性能[38-40]。圖1-4尖晶石型的LiMn2O4結(jié)構(gòu)示意圖Figure1-4StructuresofspinelLiMn2O4electrode

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]我國鋰電設(shè)備行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景[J]. 周鵬,何霖.  科技與創(chuàng)新. 2018(06)
[2]新能源汽車及動力鋰電池的發(fā)展[J]. 徐飛燕.  山東工業(yè)技術(shù). 2018(06)
[3]鎢青銅相和燒綠石相氟化鐵作為鋰/鈉電池正極材料[J]. 曹敦平,尹從嶺,張金倉,李馳麟.  科學(xué)通報. 2017(09)
[4]Effects of nanostructure on clean energy: big solutions gained from small features[J]. Jinyan Xiong,Chao Han,Zhen Li,Shixue Dou.  Science Bulletin. 2015(24)
[5]層狀嵌鋰多元過渡金屬氧化物的研究[J]. 黃友元,周恒輝,陳繼濤,蘇光耀,高德淑.  化學(xué)進(jìn)展. 2005(03)

博士論文
[1]鋰離子電池金屬氟化物正極材料的制備及界面性能研究[D]. 史月麗.中國礦業(yè)大學(xué) 2013
[2]鋰離子電池高容量轉(zhuǎn)換正極材料的研究[D]. 李婷.武漢大學(xué) 2011



本文編號：3615657