開(kāi)發(fā)高能量密度電極材料是實(shí)現(xiàn)高容量、長(zhǎng)壽命動(dòng)力存儲(chǔ)型電池的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。硅作為合金化鋰離子電池負(fù)極材料,擁有目前最高的理論比容量(4200mAh·g-1)、略高于石墨的嵌鋰電壓平臺(tái)(0.5 Vvs.Li+/Li)、以及環(huán)保廉價(jià)等特點(diǎn)。特別當(dāng)電池在低溫或快充條件下,硅負(fù)極能較好規(guī)避傳統(tǒng)陽(yáng)極表面(石墨或鋰片)的析鋰現(xiàn)象,使得硅負(fù)極成為代替石墨成為下一代長(zhǎng)續(xù)航動(dòng)力鋰離子電池的首選負(fù)極材料。然而,Si負(fù)極的實(shí)際應(yīng)用一直受限于Si-Li合金化膨脹導(dǎo)致的Si晶體裂化和電極內(nèi)部電接觸惡化、電極結(jié)構(gòu)崩塌等一系列難題。本論文從硅負(fù)極的復(fù)合改性出發(fā),分別選用“硅合金選擇性腐蝕法”制備的珊瑚狀納米Si材料,通過(guò)引入導(dǎo)電高分子緩沖介質(zhì)來(lái)兼顧“納米化”和“復(fù)合導(dǎo)電材料”的優(yōu)勢(shì);同時(shí),還探索了納米硅-納米銅復(fù)合的一體化電極,所得新型電極結(jié)構(gòu)有效規(guī)避了傳統(tǒng)硅負(fù)極極片中粘結(jié)劑和石墨導(dǎo)電劑的副作用。具體內(nèi)容如下:(1)脫合金法制備珊瑚狀納米硅材料選用比例合適的Al92Si8合金粉末為原料,采用不同濃度HCl常溫水溶液環(huán)境下腐蝕不同時(shí)間,可控制備出連續(xù)多孔的珊瑚狀納米Si材料。通過(guò)XRD物相成分檢測(cè)、SEM及HRTEM觀察形貌...

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1理離子電池工作原理示意圖[6}

離子電池工作原理??子電池又被稱(chēng)為“搖椅電池”，其中ＬｉＭｆ－隨濃度差／Ｉ？：正極和負(fù)極充放電原理如圖１－１所示：放電時(shí)，Ｕ１從正極材料中脫出，經(jīng)過(guò)隔膜到達(dá)負(fù)極，同時(shí)電子也由外電路從止極轉(zhuǎn)移至負(fù)極，共同參化反應(yīng)；充電為放電過(guò)程的可逆過(guò)程。對(duì)于層狀負(fù)極材料，充放層間距，其晶體結(jié)構(gòu)也....

圖１－２?Ｓｉ負(fù)極室溫下鋰化過(guò)程及對(duì)應(yīng)的原位ＸＲＤ測(cè)試分析［５〇１??

子電池硅負(fù)極材料的研究現(xiàn)狀??極的嵌鋰機(jī)制??等嵌入式電極材料不同，硅基負(fù)極材料在嵌鋰／脫鋰過(guò)和多個(gè)晶相的轉(zhuǎn)換。晶體Ｓｉ具有而心立方結(jié)構(gòu)，空間群構(gòu)使Ｓｉ的嵌浬界面能較高，Ｓｉ嵌Ｌｉ后便由四面體網(wǎng)絡(luò)原子簇。依據(jù)Ｌｉ－Ｓｉ相圖，有四種不同晶態(tài)的Ｌｉ－Ｓｉ相存５Ｓｉ４和Ｌｉ２２Ｓｉ５。....

圖１－３傳統(tǒng)Ｓｉ負(fù)極的Ｌｉ嵌入脫出過(guò)ＩＶ及結(jié)構(gòu)變化??

?６０??Ｔｉｍｅ?（ｈ）??圖１－２?Ｓｉ負(fù)極室溫下鋰化過(guò)程及對(duì)應(yīng)的原位ＸＲＤ測(cè)試分析［５〇１??硅負(fù)極在首次充放電中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)公式見(jiàn)（１－４），（１－５）：放屯時(shí)０．１?Ｖ前??傾向于在晶體Ｓｔ表而屯成自由能較低的無(wú)定型ＬｉｘＳｉ殼層，隨鋰化深入不斷向Ｓ！??顆粒核心發(fā)展....

圖1-7泡沫銅3D集流體制備的超高面容量硅負(fù)極f}}l

電解質(zhì)萣鋰離子電池的重要組成部分，固體電解質(zhì)正成為屯池領(lǐng)域的研宄點(diǎn)［７１－７３］。有趣的是，一些高聚物通過(guò)質(zhì)子酸摻雜成為良好的電子導(dǎo)體［７｜］，而另些高聚物將鋰鹽的剛離子鍵合到其主鏈或側(cè)鏈后，可成為良好的離子導(dǎo)體，如１＇］的“聚合物鋰單－離子導(dǎo)體（８１＾丨（＾）”［７４１。在硅負(fù)....

本文編號(hào)：4020311