本文選題：鋰離子電池　切入點(diǎn)：復(fù)合氧化物　出處：《山東大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：隨著傳統(tǒng)能源的過度消耗,環(huán)境污染日益嚴(yán)重,人們對環(huán)保高效的新能源需求越來越強(qiáng)烈,其中鋰離子電池是其中的佼佼者,已經(jīng)吸引了廣泛的關(guān)注。隨著移動電子設(shè)備,電動汽車以及大型儲能裝置的廣泛應(yīng)用,需要繼續(xù)研究以滿足鋰離子電池長壽命、高容量、高性能的要求。目前大量應(yīng)用的石墨負(fù)極材料,理論可逆容量僅為372 mAh g-1,已不能滿足使用者對高性能鋰離子電池的需要。二氧化錫用作鋰離子電池負(fù)極材料具有較高的體積與質(zhì)量比容量,因而具有非常大的應(yīng)用前景。但二氧化錫作為負(fù)極材料,在鋰離子的嵌入和脫出過程中產(chǎn)生巨大體積膨脹,造成電極材料的粉化與團(tuán)聚,從而使鋰離子電池壽命與容量快速衰減。二氧化錫通過與其他物質(zhì)復(fù)合可以充分發(fā)揮其自身高體積比容量與高質(zhì)量比容量的優(yōu)勢,從而獲得具有較高性能的鋰離子電池負(fù)極材料,而且通過二氧化錫與其他材料復(fù)合能夠發(fā)揮異種材料的相互隔離與分散作用。本文主要研究內(nèi)容如下：(1)通過簡單的沉淀法制備了具有不同Ti/Sn摩爾比的Ti-Sn-O復(fù)合氧化物,并采用吡啶,吡咯,葡萄糖作為碳源進(jìn)行包碳處理。對復(fù)合氧化物與單一物質(zhì)進(jìn)行了電化學(xué)性能的測試與分析。相對于單一的物質(zhì)TiO_2與SnO_2,當(dāng)復(fù)合材料Ti/Sn摩爾比為1.7／0.3時,用吡啶作為碳源進(jìn)行碳包覆時具有最優(yōu)異的電化學(xué)性能。相對于單一TiO_2與SnO_2,Ti-Sn-O復(fù)合材料電化學(xué)性能的提高歸因于復(fù)合物中TiO_2高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,Ti-Sn-O復(fù)合氧化物具有相對更小的晶粒尺寸以及在充放電過程中TiO_2與SnO_2兩種元素的相互隔離作用,抑制材料晶體顆粒長大。(2)通過草酸錫與二茂鐵一步反應(yīng)合成了Fe3O_4、FeSn、Fe3C和碳納米管復(fù)合材料(Sn-Fe-O-C)。電化學(xué)性能測試表明,當(dāng)草酸錫與二茂鐵比例為1／9,燒結(jié)溫度為550 ℃時達(dá)到了較好的電化學(xué)性能,這可能是因?yàn)檩^低的燒結(jié)溫度使無定型碳較多,增加了活性儲鋰位置。另外復(fù)合材料中的碳納米管能夠提高材料的導(dǎo)電性緩解抑制材料的體積膨脹與團(tuán)聚。Fe-Sn合金中的惰性物質(zhì)Fe也可有效緩解抑制電化學(xué)反應(yīng)中生成Li-Sn合金產(chǎn)生的體積膨脹及提高材料的導(dǎo)電性。而Fe3O_4外面的Fe_3C層可以有效緩解Fe3O_4的體積膨脹并提高材料的導(dǎo)電性。
[Abstract]:With the excessive consumption of traditional energy and the increasingly serious environmental pollution, people on environmental protection and efficient new energy demand is more and more intense, the lithium ion battery is one of the best, has attracted wide attention. With the development of mobile electronic devices, widely used in electric cars and large energy storage devices, the need to continue to study in order to meet the needs of lithium ion battery long life, high capacity, high performance requirements. The widely used graphite anode material, the theory of reversible capacity is only 372 mAh g-1, has been unable to meet the users of high performance lithium ion batteries. Two tin oxide as anode material for lithium ion batteries with higher volume and quality than the capacity, so it has wide application prospect big. But the two tin oxide as anode materials, huge volume expansion during insertion and extraction process of lithium ion in the resulting powder electrode material together with, so that The rapid attenuation of lithium ion battery life and capacity. By two tin oxide compound with other substances can give full play to its own high volume and high quality than the capacity advantages, so as to obtain anode materials for lithium ion batteries with high performance, and by two he and tin oxide composite materials can play mutual isolation and dispersion of dissimilar materials. The main contents are as follows: (1) through a simple precipitation method to prepare Ti-Sn-O composite oxides with different Ti/Sn molar ratio, and the use of pyridine, pyrrole, glucose as carbon source. The carbon coated composite oxide and single material were tested and analyzed. The electrochemical properties of TiO_2 and SnO_2 compared with the single material when the composite, Ti/Sn molar ratio is 1.7 / 0.3, using pyridine as carbon source has excellent electrochemical performance of carbon coated when compared to the single. A TiO_2 and SnO_2. The electrochemical performance of Ti-Sn-O composites increase due to the high structure stability of the TiO_2 complex, isolated Ti-Sn-O composite oxides with two elements and a relatively smaller grain size of TiO_2 in the process of charge and discharge and SnO_2, inhibit the crystal growth of materials. (2) Fe3O_4, was synthesized by oxalic acid the two step reaction of tin and iron Mao FeSn, Fe3C and carbon nanotube composite material (Sn-Fe-O-C). The electrochemical performance test showed that when oxalate tin and two ferrocene ratio of 1 / 9, the sintering temperature is 550 DEG C to electrochemical performance better, this may be because the low sintering temperature of amorphous carbon. More, increase the activity of lithium storage location. In addition, the composite of carbon nanotubes can improve the conductivity of the material response inhibiting material volume expansion and agglomeration of.Fe-Sn alloy inert material also can relieve Fe The volume expansion and the electrical conductivity of Li-Sn alloy can be inhibited by electrochemical reaction. The Fe_3C layer outside Fe3O_4 can effectively relieve the volume expansion of Fe3O_4 and improve the electrical conductivity of materials.

【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM912

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本文編號：1697167