發(fā)布時間：2021-08-08 15:46

　　隨著手機、電腦等設(shè)備普加之電動汽車行業(yè)蓬勃發(fā)展,二次電池儲能技術(shù)得到廣泛關(guān)注。其中,負(fù)極是決定二次電池整體效果的關(guān)鍵組件之一。然而傳統(tǒng)的商用石墨負(fù)極因其高速率充放電性能差和安全穩(wěn)定性低,無法應(yīng)用在電動汽車領(lǐng)域;作為“零應(yīng)變”材料的代表,盡管鈦酸鋰（Li4Ti5O12）具有優(yōu)異的高倍率性能,但是其自身理論比容量低的特性和較高的價格同樣限制了其應(yīng)用。因此,尋找同時具有高比容量和高循環(huán)穩(wěn)定性的廉價負(fù)極材料成為解決問題的關(guān)鍵。鈦基氧化物TiO2的理論比容量和循環(huán)穩(wěn)定性都可滿足二次動力電池的要求。而實驗室常用的TiO2成本高昂,本文使用商業(yè)二氧化鈦（c-TiO2）為原料,解決了高昂的成本問題,但其低的電子電導(dǎo)率是其應(yīng)用路上的最大阻礙。為了解決上述問題,本文主要做了如下研究:（1）將c-TiO2加入檸檬酸的水溶液攪拌均勻、烘干得到前驅(qū)體,將前驅(qū)體在750℃下碳化得到有限層碳包覆的c-TiO2納米顆粒。當(dāng)檸檬酸與c-TiO2的質(zhì)量比為0.3時,展現(xiàn)出了優(yōu)良的倍率性能和長循環(huán)穩(wěn)定性,當(dāng)電流密度為1.5 A g-1時,其可逆容量高達133.7 mAh g-1,而在0.5 Ag-1下經(jīng)過1000次循環(huán)后,... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１?ＬｉＣ〇０２／石墨體系鋰離子電池的工作原理示意圖［１Ｇ］??

?山東大學(xué)頊?zhǔn)繉W(xué)位論文???ｋｌｉ調(diào)??Ａｎｏｄｅ?Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?Ｃａｔｈｏｄｅ??（ｇｒａｐｈｉｔｅ）?（ＵＣｏＯＪ??Ｖ?ｘ??圖１．１?ＬｉＣ〇０２／石墨體系鋰離子電池的工作原理示意圖［１Ｇ］??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ＬｉＣｏＯｉ／?ｇｒａｐｈｉｔｅ?ｌｉｔｈｉｕｍ－ｉｏｎ?ｂａｔｔｅｒｙ［１０＾??１．３電極材料概述??因為鋰離子電池由于其自身高能量密度、功率密度、循環(huán)壽命長等優(yōu)良特點，自１９９０??年商業(yè)化以來就在二次儲能領(lǐng)域確立了不可替代的地位，受到市場的普遍追捧。目前，??商業(yè)應(yīng)用的鋰離子電池主要分為?ＬｉＣｏＣｂ／Ｇｒａｐｈｉｔｅ?（ＬＣＯ）、ＬｉＦｅＰＣＵ／Ｇｒａｐｈｉｔｅ?（ＬＦＰ）、??ＬｉＭｎ２０４／?Ｇｒａｐｈｉｔｅ?（ＬＭＯ）、三元鋰系列（ＮＭＣ、ＮＣＡ）、ＬｉＭｎ２〇４／Ｌｉ４Ｔｉ５〇ｉ２?（ＬＴＯ）。??其優(yōu)劣勢各有不同，幾個系列中，ＬｉＣｏ０２系列能量密度高；ＬｉＦｅＰ０４系列容量低、自放??電率高，但循環(huán)穩(wěn)定性好；ＬｉＭｎ２０４系列功率密度高；三元鋰系列熱穩(wěn)定性好、成本低；??Ｌｉ４Ｔｉ５〇ｉ２系列循環(huán)壽命長、充放電速率快，但容量低、成本高。商業(yè)鋰尚子電池特性比??較如圖１．２所示。??Ｓｐｅｃｉｆｉｃ?ｐｏｗｅｒ??Ｔｈｅｒｍａｌ?Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ?Ｓｐｅｃｉｆｉｃ?ｅｎｅｒｇｙ??Ｃｏｓｔ?Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ??Ｌｉｆｅｓｐａｎ??？?ＬＣＯ?ＬＭＯ?？?ＮＭＣ?ＬＦＰ?？?ＮＣＡ?ＬＴＯ??圖１．２商業(yè)鋰離子電池特性網(wǎng)狀圖［１１］??Ｆｉｇｕｒｅ?１＿２?Ｓｐｉｄｅｒ?ｃｈａｒｔ

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???（３）?Ｌｉ＋反應(yīng)電位應(yīng)盡量低，保證鋰電池的輸出電壓盡可能高；??（４）負(fù)極材料還應(yīng)具備優(yōu)良的電子和離子電導(dǎo)率，避免／減少極化從而有利于高倍??率充放電；??（５）良好的化學(xué)穩(wěn)定性，避免與電解液發(fā)生不必要的副反應(yīng)；??（６）優(yōu)良的環(huán)境友好性以及經(jīng)濟性。??根據(jù)鋰離子存儲方式的不同，鋰離子電池負(fù)極材料可以分為以下三類：嵌入式負(fù)極??材料、合金化式負(fù)極材料和轉(zhuǎn)換式負(fù)極材料，三種不同儲鋰機制如圖１．３所示。??１．嵌入型負(fù)極材料??嵌入型負(fù)極材料是指在保證其晶體結(jié)構(gòu)完整的條件下，Ｌｉ＋在電池使用過程中可以在??材料晶格或間隙中進行嵌脫，從而釋放和存儲能量的過程。嵌入型負(fù)極材料主要包括碳??基材料（石墨、多孔碳、石墨烯等）、鈦基氧化物（ＴｉＣｈ、Ｌｉ４Ｔｉ５０１２、Ｌｉ２ＺｎＴｉ３０８、ＺｍＴｉ３０８??等）。??碳基負(fù)極材料是最具代表性的，按照石墨化程度的高低可以將Ｃ材料分為石墨化碳??和無定形碳。石墨化碳是應(yīng)用最早且應(yīng)用最廣泛的負(fù)極材料，早在１９９０年ＳＯＮＹ公司??就商業(yè)應(yīng)用了石墨負(fù)極材料并沿用至今。石墨分子是由６個Ｃ原子圍成的六邊形碳環(huán)相??接而成［１３］，其為片層結(jié)構(gòu)，層間以范德華鍵連接，層狀排列可以保證石墨擁有良好的結(jié)??構(gòu)穩(wěn)定性，有利于鋰離子存儲，理論上每６個Ｃ原子能夠儲存一個Ｕ＋，其理論比容量??為３７２?ｍＡｈ?ｇ－１，圖１．４為石墨化碳儲鋰方式示意圖。石墨做負(fù)極材料具有很多優(yōu)點，比??如導(dǎo)電性優(yōu)良、良好的循環(huán)穩(wěn)定性、電壓平臺穩(wěn)定且極化程度小等。但是石墨氧化還原??電位很低（約０．１ＶｖｓＬｉ／Ｌｉ＋），充反應(yīng)過程中容易形成鋰枝晶，引發(fā)安全問題，此外石??墨基鋰離子電池

【參考文獻】：
期刊論文
[1]鋰離子電池錫基負(fù)極材料的研究進展[J]. 魏巍,王久林,楊軍,努麗燕娜.  化工進展. 2010(01)



本文編號：3330235