目前商業(yè)化鋰離子電池石墨負(fù)極材料儲(chǔ)鋰容量的應(yīng)用已經(jīng)達(dá)到其理論值372 mAh/g,不具備開發(fā)潛力,開發(fā)高儲(chǔ)鋰容量的新型負(fù)極材料成為當(dāng)前的熱點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。硅是目前已知儲(chǔ)鋰容量（4200 mAh/g）最高的材料,但是其在充放電過程中體積應(yīng)力極大,導(dǎo)電效率低而被限制廣泛應(yīng)用,當(dāng)前主要通過納米化和復(fù)合化來改善硅基負(fù)極材料的電化學(xué)性能。本文通過制備多孔硅材料,并在其表面原位生長碳納米管,制備硅碳復(fù)合材料,既增強(qiáng)了負(fù)極材料的儲(chǔ)鋰容量,又改善了硅材料的循環(huán)穩(wěn)定性能。首先,以硅藻土為硅源,在氬氣氣氛下利用鎂熱還原法制備多孔硅,并對(duì)制備條件進(jìn)行優(yōu)化,對(duì)制備的多孔硅進(jìn)行Brunaure Emmett Teller（BET）、X-ray Diffraction（XRD）和Scanning Electron Microscope（SEM）等表征。表征結(jié)果表明,鎂熱還原硅藻土前,硅藻土是否純化對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果無影響;制備過程中的最佳溫度為700℃;氬氣保護(hù)氣氛可以取代真空條件,降低實(shí)驗(yàn)難度。多孔硅表面孔隙結(jié)構(gòu)清晰,未改變硅藻土中原有的孔隙結(jié)構(gòu),比表面積由原土的52.9 m2/g提升到364 m2/g;孔徑由7.8 nm... 

【文章來源】：東北電力大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 鋰離子電池
        1.2.1 鋰離子電池的結(jié)構(gòu)及電化學(xué)反應(yīng)原理
        1.2.2 鋰離子電池的特點(diǎn)
    1.3 鋰離子電池硅/碳復(fù)合負(fù)極材料的研究進(jìn)展
        1.3.1 硅/碳復(fù)合負(fù)極材料的制備
        1.3.2 硅/碳復(fù)合負(fù)極材料的結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能
    1.4 課題的提出及研究?jī)?nèi)容
        1.4.1 課題的提出
        1.4.2 研究?jī)?nèi)容
    1.5 技術(shù)路線
第2章 實(shí)驗(yàn)材料和方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)藥品
    2.2 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備
    2.3 實(shí)驗(yàn)方法
        2.3.1 多孔硅的制備
        2.3.2 多孔硅/碳納米管復(fù)合材料的制備
    2.4 材料的物理性質(zhì)表征
        2.4.1 X射線衍射（XRD）
        2.4.2 紅外光譜分析（IR）
        2.4.3 比表面積測(cè)試（BET）
        2.4.4 熱重分析（TG）
        2.4.5 掃描電子顯微鏡（SEM）
    2.5 復(fù)合材料的電化學(xué)性能測(cè)試
        2.5.1 電極制備與電池組裝
        2.5.2 恒流充放電測(cè)試
        2.5.3 交流阻抗測(cè)試（EIS）
        2.5.4 循環(huán)伏安測(cè)試（CV）
第3章 硅藻土制備多孔硅的研究
    3.1 引言
    3.2 硅藻土原始形貌表征
        3.2.1 硅藻土比表面積測(cè)試
        3.2.2 硅藻土微觀形貌表征
    3.3 多孔硅制備條件的優(yōu)化及表征
        3.3.1 純化對(duì)多孔硅制備的影響結(jié)果及表征
        3.3.2 溫度對(duì)多孔硅制備的影響結(jié)果及表征
        3.3.3 保護(hù)氣氛對(duì)多孔硅制備的影響結(jié)果及表征
        3.3.4 鎂熱還原產(chǎn)物的XRD表征
        3.3.5 多孔硅的比表面積測(cè)試
    3.4 本章小結(jié)
第4章 多孔硅/碳納米管復(fù)合材料的制備及電化學(xué)性能研究
    4.1 引言
    4.2 多孔硅/碳納米管復(fù)合材料的制備
    4.3 催化劑用量的確定
    4.4 多孔硅/碳納米管復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)表征
        4.4.1 復(fù)合材料的熱重分析
        4.4.2 復(fù)合材料的晶相結(jié)構(gòu)分析
        4.4.3 復(fù)合材料的紅外光譜分析
        4.4.4 復(fù)合材料的微觀形貌表征
        4.4.5 復(fù)合材料的比表面積和孔徑分布
    4.5 多孔硅/碳納米管復(fù)合材料的電化學(xué)性能研究
        4.5.1 循環(huán)伏安測(cè)試
        4.5.2 充放電曲線特性測(cè)試
        4.5.3 循環(huán)性能測(cè)試
        4.5.4 倍率性能測(cè)試
        4.5.5 交流阻抗測(cè)試
    4.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及專利
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]多孔硅/碳復(fù)合負(fù)極材料的制備及電化學(xué)性能[J]. 于曉磊,楊軍,馮雪嬌,高鵬飛,王久林,努麗燕娜.  無機(jī)材料學(xué)報(bào). 2013(09)
[2]金屬硅的儲(chǔ)鋰性能[J]. 張瑞,姜訓(xùn)勇.  硅酸鹽學(xué)報(bào). 2013(02)
[3]鋰離子電池硅復(fù)合負(fù)極材料研究進(jìn)展[J]. 高鵬飛,楊軍.  化學(xué)進(jìn)展. 2011(Z1)
[4]鋰離子電池材料的研究現(xiàn)狀[J]. 趙靈智,汝強(qiáng).  廣州化工. 2009(04)
[5]鋰離子電池負(fù)極材料的研究進(jìn)展[J]. 王鳳飛,王新慶,楊冰,李振華,王淼.  納米技術(shù)與精密工程. 2004(03)
[6]高分子電池隔膜的研究進(jìn)展[J]. 許鑫華,李冬光,劉強(qiáng),韓明川.  材料導(dǎo)報(bào). 2004(01)
[7]W-Fe-MgO催化分解CH4制備單壁碳納米管[J]. 劉霽欣,謝有暢.  物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2003(11)
[8]鋰離子電池用硅/碳復(fù)合負(fù)極材料[J]. 王保峰,楊軍,解晶瑩,王可,文鐘晟,喻獻(xiàn)國.  化學(xué)學(xué)報(bào). 2003(10)
[9]機(jī)械球磨法制備納米材料的研究進(jìn)展[J]. 劉銀,王靜,張明旭,秦曉英.  材料導(dǎo)報(bào). 2003(07)
[10]以多孔硅為模板制備取向碳納米管[J]. 徐東升,郭國霖,桂琳琳,唐有祺,施祖進(jìn),金朝霞,顧振南.  中國科學(xué)（B輯 化學(xué)）. 2000(04)

博士論文
[1]化學(xué)氣相沉積法合成鋰離子電池硅碳復(fù)合負(fù)極材料的研究[D]. 朱小奕.青島大學(xué) 2013
[2]鋰離子電池硅基復(fù)合負(fù)極材料的制備及電化學(xué)研究[D]. 高鵬飛.上海交通大學(xué) 2013

碩士論文
[1]鋰離子電池多孔硅基材料的制備及改性研究[D]. 王攀攀.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[2]鋰離子電池用高性能硅碳復(fù)合負(fù)極材料的制備與性能研究[D]. 于曉磊.上海交通大學(xué) 2013
[3]鋰離子電池硅/炭復(fù)合負(fù)極材料的制備及性能[D]. 孫鵬.北京化工大學(xué) 2012
[4]鋰離子電池硅碳復(fù)合負(fù)極材料的制備與性能[D]. 樊星.清華大學(xué) 2009
[5]化學(xué)氣相法制備碳納米管材料[D]. 宋利君.西南交通大學(xué) 2007



本文編號(hào)：2983199