硅因其儲鋰比容量高（4200 mAh/g）、地球中儲量豐富（豐度排名第二）而被廣泛認(rèn)為是下一代鋰電池最有前途的負(fù)極材料。然而,硅基材料存在本征導(dǎo)電性低和在充放電過程中體積膨脹劇烈的問題。巨大的體積應(yīng)變不可避免地會引起微米硅顆粒的粉碎,引起表面固體電解質(zhì)膜（SEI）的不斷破壞與重建,導(dǎo)致電極的破裂、容量衰減快、倍率性能差。為硅提供穩(wěn)定的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)和有效的緩沖空間,設(shè)計并制備結(jié)構(gòu)合理的硅碳負(fù)極材料,是解決硅基材料問題的根本和有效途徑。而尋求一種能滿足低成本、大規(guī)模生產(chǎn)具有合理結(jié)構(gòu)的硅碳負(fù)極材料的制備方法是硅碳負(fù)極材料的實際應(yīng)用的必然要求�；谝陨峡紤],本論文進(jìn)行了以下研究。主要研究內(nèi)容如下:（1）采用納米硅作為硅源,二氧化硅包覆層作為犧牲模板,瀝青作為包覆碳源,通過結(jié)合改進(jìn)的St?ber法、噴霧干燥、熱處理和蝕刻工藝制備了新型樹莓狀蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)（R-YS）Si/C微納復(fù)合球。由低成本瀝青衍生的交聯(lián)碳?xì)?gòu)建的納米空腔為納米硅提供緩沖空間,而樹莓結(jié)構(gòu)的中部微米空腔不僅為整個微納米復(fù)合微球提供緩沖空間,還可貯存電解液,縮短鋰離子的擴(kuò)散距離。通過掃描電鏡、透射電鏡和電化學(xué)分析等系統(tǒng)表征,發(fā)現(xiàn)R-Y... 

【文章來源】：山西大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

不同電池技術(shù)在體積和重量能量密度方面的比較[5]

新型鋰離子電池硅碳負(fù)極材料的構(gòu)筑及性能研究2圖1.1不同電池技術(shù)在體積和重量能量密度方面的比較[5]Figure1.1Comparisonofthedifferentbatterytechnologiesintermsofvolumetricandgravimetricenergydensity[5]1.2鋰離子電池的工作原理典型的鋰離子電池核心組成部分包括：石墨負(fù)極、LiCoO2正極、電解液和隔膜。鋰離子電池的工作原理與其他電化學(xué)電池不同，它是通過允許鋰離子在陽極和陰極遷移從而產(chǎn)生電流[6]。如圖1.2所示，在充電過程中，部分鋰離子從正極（LiCoO2）脫嵌并進(jìn)入到電解液中，進(jìn)一步穿過隔膜從電解液中嵌入到石墨負(fù)極中。在放電過程中，逆反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。充電和放電時，都通過外部電路進(jìn)行電子補(bǔ)償。圖1.2基于石墨陽極和LiCoO2陰極的鋰離子電池示意圖[7]Figure1.2AschematicpresentationofaLi-ionbatterybasedongraphiteanodeandLiCoO2cathode

第一章緒論5同的條件下，軟碳比硬碳的孔隙更少，更軟。然而，幾乎每種碳，在XRD圖譜中（002）和（100）的位置都有峰[17]。圖1.3石墨化碳的結(jié)構(gòu)示意圖[17]Figure1.3Schematicrepresentationofthestructureofagraphitizingcarbon[17]圖1.4非石墨化碳結(jié)構(gòu)示意圖[17]Figure1.4Schematicrepresentationofthestructureofnon-graphitizingcarbon[17]目前，商業(yè)化的鋰離子電池負(fù)極材料以石墨碳材料為主。電化學(xué)反應(yīng)可以描述如下：+xLixe6CLixC6充電放電鋰離子插入碳中形成化合物，該反應(yīng)是可逆的。圖1.5鋰在石墨中的插層示意圖[19]Figure1.5Schematicdiagramofintercalationoflithiumingraphite[19].石墨的晶體結(jié)構(gòu)為六邊形層狀結(jié)構(gòu)。鋰在石墨中的插層主要發(fā)生在石墨層的碳

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]鋰離子電池硅基負(fù)極材料的制備及其電化學(xué)性能研究[D]. 林寧.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016

碩士論文
[1]鋰硫電池正極材料的制備及性能研究[D]. 郝豫寶.太原科技大學(xué) 2017
[2]高性能硅碳鋰離子電池負(fù)極材料的制備及性能研究[D]. 李偉偉.鄭州大學(xué) 2016
[3]TiO2納米陣列及其復(fù)合物應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極材料的研究[D]. 黎國堅.華中師范大學(xué) 2016



本文編號：3071635