鈷基碳酸鹽的合成、表征及其儲(chǔ)鋰性能研究
發(fā)布時(shí)間：2021-09-13 14:10
過(guò)渡金屬碳酸鹽由于其合成方法簡(jiǎn)單、成本低廉以及高的理論容量,而成為了一種備受關(guān)注的新型鋰離子電池負(fù)極材料。但在實(shí)際操作中,電池的容量卻很難達(dá)到理論容量,這是由于電極材料本身的結(jié)構(gòu)、導(dǎo)電性等因素限制了其容量的發(fā)揮。因此,本文以鈷基碳酸鹽為主體,通過(guò)設(shè)計(jì)合理的微觀結(jié)構(gòu)、復(fù)合還原性氧化石墨烯（rGO）等方法來(lái)提高材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及導(dǎo)電性,從而改善電極材料的循環(huán)性能以及倍率性能,并對(duì)其儲(chǔ)鋰反應(yīng)機(jī)理以及電化學(xué)行為進(jìn)行了深入的探討與研究。主要的研究?jī)?nèi)容如下:（1）使用簡(jiǎn)單的一步溶劑熱法合成了單分散的由超薄納米片組裝而成的CoCO3微橢球,并對(duì)其儲(chǔ)鋰機(jī)理進(jìn)行了研究。在電化學(xué)性能的測(cè)試中,該電極材料在500mA g-1的電流密度下,首次庫(kù)倫效率高達(dá)75.2%,并且在經(jīng)過(guò)500圈的長(zhǎng)循環(huán)后,電池的性能仍沒(méi)有衰減,放電比容量為1475 mAh g-1,容量保持率達(dá)到138%。在倍率性能的測(cè)試中,當(dāng)電流密度達(dá)到2000 mA g-1的大電流密度時(shí),其可逆比容量仍然保持663 mAh g-1。我們還...
【文章來(lái)源】：安徽工業(yè)大學(xué)安徽省
【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
“鈷酸鋰-石墨”LIB結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)示意圖
第一章 圖1.1所示，鋰離子電池的主要組成部分有正負(fù)極、隔膜、電解液以及承料的集流體鋁箔和銅箔。目前商業(yè)化的鋰離子電池的正極材料一般為含鋰屬氧化物，如三元材料（NCM，NCA）、尖晶石型錳酸鋰和富鋰氧化物等料多為碳材料，其中石墨由于其成本低、工作電勢(shì)低和出色的循環(huán)穩(wěn)定化鋰離子電池使用最多的負(fù)極材料。除此之外，負(fù)極材料還有金屬氧化、氮化物、以及合金化材料等（圖 1.2）。隔膜的主要功能是使鋰離子電池分隔開來(lái)，避免正負(fù)極直接接觸而造成短路，并且允許電解質(zhì)離子自由此隔膜需要具有良好的離子通過(guò)性，主要是允許鋰離子自由的通過(guò)，同的絕緣體，其材質(zhì)一般為聚合物，通常使用的是PE、PP或它們的復(fù)合膜是由電解質(zhì)鋰鹽（高氯酸鋰、六氟磷酸鋰、六氟硼化鋰等）和有機(jī)溶劑酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯等）按一定的比例配制而成。它在鋰離子主要起到在正負(fù)極之間傳導(dǎo)離子的作用。
圖 1.3 扣式鋰離子電池和電池組電極材料的各種性能參數(shù)[7]Figure 1.3 Various performance metrics of electrodes in LIBs from coin cells tobattery packs鋰離子電池由于其優(yōu)異的儲(chǔ)能特性，被廣泛的應(yīng)用于我們生活的各個(gè)領(lǐng)域。這造成人們?cè)谏钪惺褂娩囯x子電池的相關(guān)產(chǎn)品時(shí)，都會(huì)去特別關(guān)注一些技術(shù)參，以此來(lái)衡量該電池性能的“優(yōu)劣”。如圖 1.3 所示，無(wú)論是實(shí)驗(yàn)室常用的扣式鋰子電池還是實(shí)際應(yīng)用中的電池組電極材料，其關(guān)注的主要性能參數(shù)如下：（1）容量 容量是指充滿電的鋰離子電池放電到截止電壓時(shí)，所能夠提供的總電量。容量的單位一般為“mAh”（毫安時(shí)）或“Ah”（安時(shí)），在使用時(shí)又有額容量和實(shí)際容量的區(qū)別。額定容量一般指在比較理想的溫度、濕度環(huán)境下，以某特定的放電電流測(cè)得的容量。而實(shí)際容量的大小一般比額定容量小一些，這是由實(shí)際容量與充放電倍率以及使用環(huán)境，如濕度、溫度等因素密切相關(guān)。作為評(píng)估鋰離子電池性能好壞最重要的依據(jù)之一，容量一直是人們關(guān)心的首要題。隨著科技的發(fā)展，智能手機(jī)開始普及，功能也逐漸多樣化，但是手機(jī)的實(shí)際用時(shí)間卻沒(méi)有增加，有些甚至使用時(shí)間更短了，這是由于手機(jī)的功耗越來(lái)越大，
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鋰離子電池正極三元材料的研究進(jìn)展及應(yīng)用[J]. 蔡少偉. 電源技術(shù). 2013(06)
[2]三元材料在鋰離子動(dòng)力電池上的應(yīng)用[J]. 朱廣焱,劉雪省,潘磊,蔣寧懿. 電源技術(shù). 2009(07)
[3]鋰離子電池正極材料LiMn2O4的研究進(jìn)展[J]. 鄭子山,唐子龍,張中太,沈萬(wàn)慈. 無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào). 2003(02)
本文編號(hào)：3395012
【文章來(lái)源】：安徽工業(yè)大學(xué)安徽省
【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
“鈷酸鋰-石墨”LIB結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)示意圖
第一章 圖1.1所示，鋰離子電池的主要組成部分有正負(fù)極、隔膜、電解液以及承料的集流體鋁箔和銅箔。目前商業(yè)化的鋰離子電池的正極材料一般為含鋰屬氧化物，如三元材料（NCM，NCA）、尖晶石型錳酸鋰和富鋰氧化物等料多為碳材料，其中石墨由于其成本低、工作電勢(shì)低和出色的循環(huán)穩(wěn)定化鋰離子電池使用最多的負(fù)極材料。除此之外，負(fù)極材料還有金屬氧化、氮化物、以及合金化材料等（圖 1.2）。隔膜的主要功能是使鋰離子電池分隔開來(lái)，避免正負(fù)極直接接觸而造成短路，并且允許電解質(zhì)離子自由此隔膜需要具有良好的離子通過(guò)性，主要是允許鋰離子自由的通過(guò)，同的絕緣體，其材質(zhì)一般為聚合物，通常使用的是PE、PP或它們的復(fù)合膜是由電解質(zhì)鋰鹽（高氯酸鋰、六氟磷酸鋰、六氟硼化鋰等）和有機(jī)溶劑酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯等）按一定的比例配制而成。它在鋰離子主要起到在正負(fù)極之間傳導(dǎo)離子的作用。
圖 1.3 扣式鋰離子電池和電池組電極材料的各種性能參數(shù)[7]Figure 1.3 Various performance metrics of electrodes in LIBs from coin cells tobattery packs鋰離子電池由于其優(yōu)異的儲(chǔ)能特性，被廣泛的應(yīng)用于我們生活的各個(gè)領(lǐng)域。這造成人們?cè)谏钪惺褂娩囯x子電池的相關(guān)產(chǎn)品時(shí)，都會(huì)去特別關(guān)注一些技術(shù)參，以此來(lái)衡量該電池性能的“優(yōu)劣”。如圖 1.3 所示，無(wú)論是實(shí)驗(yàn)室常用的扣式鋰子電池還是實(shí)際應(yīng)用中的電池組電極材料，其關(guān)注的主要性能參數(shù)如下：（1）容量 容量是指充滿電的鋰離子電池放電到截止電壓時(shí)，所能夠提供的總電量。容量的單位一般為“mAh”（毫安時(shí)）或“Ah”（安時(shí)），在使用時(shí)又有額容量和實(shí)際容量的區(qū)別。額定容量一般指在比較理想的溫度、濕度環(huán)境下，以某特定的放電電流測(cè)得的容量。而實(shí)際容量的大小一般比額定容量小一些，這是由實(shí)際容量與充放電倍率以及使用環(huán)境，如濕度、溫度等因素密切相關(guān)。作為評(píng)估鋰離子電池性能好壞最重要的依據(jù)之一，容量一直是人們關(guān)心的首要題。隨著科技的發(fā)展，智能手機(jī)開始普及，功能也逐漸多樣化，但是手機(jī)的實(shí)際用時(shí)間卻沒(méi)有增加，有些甚至使用時(shí)間更短了，這是由于手機(jī)的功耗越來(lái)越大，
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鋰離子電池正極三元材料的研究進(jìn)展及應(yīng)用[J]. 蔡少偉. 電源技術(shù). 2013(06)
[2]三元材料在鋰離子動(dòng)力電池上的應(yīng)用[J]. 朱廣焱,劉雪省,潘磊,蔣寧懿. 電源技術(shù). 2009(07)
[3]鋰離子電池正極材料LiMn2O4的研究進(jìn)展[J]. 鄭子山,唐子龍,張中太,沈萬(wàn)慈. 無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào). 2003(02)
本文編號(hào)：3395012
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