鋰離子電池因具有高能量密度、自放電小和無(wú)記憶效應(yīng)等優(yōu)勢(shì),廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備,并逐步向電動(dòng)汽車(chē)和高效儲(chǔ)能系統(tǒng)拓展。然而面對(duì)日益增長(zhǎng)的能量密度需求,開(kāi)發(fā)高容量電極材料是當(dāng)前研究熱點(diǎn),其中鈦基負(fù)極具有高且穩(wěn)定的平臺(tái)電壓和“零應(yīng)變”特性引起廣泛關(guān)注,此外鈷基氧化物由于具有高容量、高導(dǎo)電性等優(yōu)勢(shì),也是有希望的負(fù)極材料。但是鈦基負(fù)極材料的本征電子電導(dǎo)率和鋰離子擴(kuò)散速率較差導(dǎo)致倍率性能差,而鈷基負(fù)極材料合金化反應(yīng)機(jī)制導(dǎo)致首周充放電效率低和循環(huán)穩(wěn)定性差,這都限制了其規(guī)模化應(yīng)用。本論文從提高鈦基負(fù)極材料的倍率性能和鈷基負(fù)極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方向出發(fā),研究了雙相共生結(jié)構(gòu)和多孔分級(jí)結(jié)構(gòu)對(duì)鈦/鈷基負(fù)極材料結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響,并探討了上述結(jié)構(gòu)調(diào)控對(duì)鈦/鈷基負(fù)極材料的電化學(xué)反應(yīng)的影響機(jī)制。首先通過(guò)共沉淀法和高溫固相反應(yīng)合成了雙相共生的鈦基復(fù)合材料Li2TiO3/Li2MTi3O8（M=Zn1/3Co2/3）,SEM和HRTEM證實(shí)雙相共生結(jié)構(gòu)可抑制高溫固相反應(yīng)中一次晶粒生長(zhǎng),制備納米級(jí)復(fù)合材料。循環(huán)伏安法（CV）證實(shí)該雙相共生的鈦基復(fù)合材料具有顯著提高的Li⁺擴(kuò)散系數(shù)(1.24×10... 

【文章來(lái)源】：濟(jì)南大學(xué)山東省

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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利用WebofScience網(wǎng)站通過(guò)以下網(wǎng)址訪(fǎng)問(wèn)的搜索查詢(xún)“batteries”在1990年至2019年之間的文章增長(zhǎng)比較

放電反應(yīng)過(guò)程中，它的工作方式是通過(guò)電池正負(fù)極之間的鋰離子的來(lái)回“嵌入”和“脫嵌”實(shí)現(xiàn)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的，同時(shí)正負(fù)極材料的微納米結(jié)構(gòu)在Li+的嵌入和脫嵌中沒(méi)有發(fā)生明顯改變，以此保證了其良好的循環(huán)穩(wěn)定性能[1,5]。1990年，索尼公司發(fā)售第一款進(jìn)行商業(yè)化使用的新型鋰離子二次電池，該電池的正負(fù)極材料是由LiCoO2和焦炭組成的[1]。從此時(shí)開(kāi)始，鋰離子電池成為了應(yīng)用最廣泛的能源存儲(chǔ)器件。并且，在過(guò)去幾十年的發(fā)展過(guò)程中，鋰離子電池逐步改善的功率和能量密度也進(jìn)一步推動(dòng)了鋰離子電池事業(yè)的的蓬勃發(fā)展[1,5]。圖1.2(a)鋰離子二次電池的實(shí)際應(yīng)用圖；(b)混合動(dòng)力汽車(chē)的市場(chǎng)調(diào)查曲線(xiàn)近年來(lái)相當(dāng)多的研究都集中在儲(chǔ)能裝置材料的開(kāi)發(fā)上。在這方面，電池和電化學(xué)電容器都可以作為便攜式或固定的電力儲(chǔ)存[5]。在此基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了鎳鎘、鎳氫、鉛酸、鋰離子電池等新技術(shù)[4]。在此背景下，高充放電電流率的可充電鋰離子電池自索尼公司首次推出商用以來(lái)，在不同的便攜式電子設(shè)備中得到了普遍的運(yùn)用[5]。它們的發(fā)展已經(jīng)擴(kuò)展到新一代高功率、高能量密度的儲(chǔ)能裝置，用于大規(guī)模的電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)(EVs和HEVs)[1,4]。美國(guó)通用汽車(chē)公司在1996年首次發(fā)布了基于鉛酸電池的電動(dòng)汽車(chē)EV-1[1,4]。但是，因?yàn)殂U酸電池的能量密度較低，第二代電動(dòng)車(chē)于1999年以鎳氫電池為基礎(chǔ)推出。鎳混合電池在完全放電時(shí)可能產(chǎn)生永久性損傷，這限制了它在電動(dòng)汽車(chē)上的廣泛應(yīng)用。另外，近年來(lái)，汽油市場(chǎng)價(jià)格已升至上世紀(jì)80年代初以來(lái)的最高水平。因此，高性能電池驅(qū)動(dòng)的混合動(dòng)力汽車(chē)(HEVs)、插電式混合動(dòng)力汽車(chē)(PHEVs)和全電動(dòng)汽車(chē)(EVs)的需求明顯增加。一個(gè)必要的步驟是開(kāi)發(fā)一種有效、持久、耐濫用的電池系統(tǒng)[1]。

濟(jì)南大學(xué)碩士學(xué)位論文5樣電極材料的結(jié)構(gòu)才能具有穩(wěn)定性，使材料具有良好的循環(huán)性能；④電極材料的表面結(jié)構(gòu)良好，與電解液和粘結(jié)劑的兼容性好；⑤鋰離子電池應(yīng)該具有良好的電子電導(dǎo)率和Li+擴(kuò)散性能，這有利于離子在電極材料中運(yùn)動(dòng)，使得電池具有優(yōu)異的電化學(xué)性能；⑥用于商業(yè)化的負(fù)極材料應(yīng)該價(jià)格便宜，制造成本低，合成方法簡(jiǎn)單易操作，無(wú)毒副作用等。(3)在電池的結(jié)構(gòu)中，隔膜作為電子的絕緣體，其不參與電化學(xué)反應(yīng)。它是鋰離子電池關(guān)鍵的內(nèi)層組件，其目的是分離開(kāi)電池的正極和負(fù)極材料，允許離子通過(guò)的同時(shí)隔斷正負(fù)極以防止短路，對(duì)確保鋰離子電池的正常安全運(yùn)行起重要作用[4]。市面上銷(xiāo)售的鋰離子電池隔膜主要是高強(qiáng)度薄膜化的高分子微孔膜，常用的隔膜材料主要包括單一材質(zhì)的聚丙烯(PP)膜和聚乙烯(PE)膜等[4,5]。(4)電解液是所有電化學(xué)裝置中必不可少的成分。其主要起到了導(dǎo)通鋰離子的作用，這就要求電解液有利于鋰離子的傳輸，并且具有穩(wěn)定的化學(xué)特性[1]。鋰離子電池的電解液大致可分為固態(tài)電解液和液態(tài)電解液以及(室溫)熔融鹽，其溶質(zhì)主要構(gòu)成為L(zhǎng)iPF6，LiCl，LiBF4等鋰鹽，溶劑通常是有機(jī)的酯類(lèi)和醚類(lèi)，以及改變電解液某一方面性能的添加劑[1,4]。圖1.3不同形狀的鋰離子電池的結(jié)構(gòu)示意圖：(a)圓柱形；(b)方形；(c)紐扣型；(d)薄膜型1.2.3鋰離子電池的工作原理鋰離子電池的工作原理是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。鋰離子電池的工作循環(huán)反映在微觀


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