本文選題：碳緩沖層　切入點(diǎn)：鋰離子電池　出處：《鄭州大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：本論文的研究工作主要是采用物理氣相沉積法制備錫基薄膜負(fù)極。與顆粒材料相比,充放電過程中錫納米薄膜的絕對體積膨脹得到了緩解;碳緩沖層在抑制錫的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的同時還提高了鋰離子的擴(kuò)散能力,從而顯著改善了循環(huán)性能。本文研究了純錫,錫碳(碳錫)兩層薄膜以及碳錫碳三層薄膜這三種結(jié)構(gòu)對于電化學(xué)性能的影響。其中重點(diǎn)研究對比了純錫薄膜和錫碳兩層薄膜,當(dāng)碳層作為緩沖層附著在錫層上時,循環(huán)性能穩(wěn)定,0.5C大倍率循環(huán)70次之后質(zhì)量比容量達(dá)到597.8 mAhg-1,100次之后達(dá)到479.6 mAhg-1,大大地超過了石墨負(fù)極的理論質(zhì)量比容量,庫倫效率在70周循環(huán)周期內(nèi)一直穩(wěn)定保持在98%左右。與之相比,另外三個樣品的循環(huán)性能較差,本文對于錫碳樣品循環(huán)性能優(yōu)異的原因做出了一定解釋,通過非原位XRD測試和一系列電化學(xué)測試發(fā)現(xiàn),與純錫樣品對比,碳緩沖層的引入抑制了錫的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變和電解液的分解,同時大大提高了鋰離子的擴(kuò)散系數(shù)和整體電極材料的導(dǎo)電性,從而提高了循環(huán)性能。在非原位XRD表征的基礎(chǔ)上,我們通過理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式研究了相變的可逆性問題,結(jié)果表明通過簡單的熱處理無法發(fā)生可逆的相變。
[Abstract]:The main work of this thesis is to prepare tin based thin film negative electrode by physical vapor deposition. Compared with granular material, the absolute volume expansion of tin nanocrystalline film is alleviated during charging and discharging. The carbon buffer layer not only inhibits the isomerization transition of tin, but also improves the diffusion ability of lithium ion. The effect of the three structures on the electrochemical performance of tin (carbon-tin) two-layer thin films and carbon-tin / carbon three-layer thin films was studied and compared with that of pure tin thin films and tin carbon films. When the carbon layer was attached to the tin layer as a buffer layer, The cyclic performance is stable, and the mass specific capacity reaches to 479.6 mAhg-1 after 70 cycles of 0.5C large rate cycle, which greatly exceeds the theoretical mass specific capacity of graphite negative electrode. The Coulomb efficiency has been kept steady at about 98% during the 70 week cycle. Compared with the other three samples, the cycling performance of the other three samples is poor. The reason for the excellent cycling performance of the tin carbon sample is explained in this paper. Compared with pure tin samples, the addition of carbon buffer layer inhibited the isomerization of tin and the decomposition of electrolyte, compared with the pure tin samples by non-in-situ XRD and a series of electrochemical tests. At the same time, the diffusion coefficient of lithium ion and the conductivity of the whole electrode material are greatly improved, thus improving the cycling performance. On the basis of non-in-situ XRD characterization, The reversibility of phase transition is studied by combining theoretical calculation with experiment. The results show that reversible phase transition can not occur through simple heat treatment.
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM912

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