發(fā)布時(shí)間：2022-02-15 04:24

　　近幾年來(lái),作為儲(chǔ)能與動(dòng)力能源的鋰電池逐漸進(jìn)入人們的視野,鋰電池性能的優(yōu)劣取決于負(fù)極材料的選擇,尋求一種電化學(xué)性能較好的負(fù)極材料刻不容緩。采用不同制備工藝合成了Li2MTi3O8（M=Zn、Co、Ni）材料并進(jìn)行電化學(xué)性能研究。采用固相法制備Li₂CoTi₃O₈材料,研究了合成溫度和保溫時(shí)間對(duì)Li₂CoTi₃O₈材料的影響,在700～1000℃保溫12 h制備出了純相Li₂CoTi₃O₈樣品,其樣品顆粒均為球形,并且隨著合成溫度的升高,樣品結(jié)晶度增強(qiáng),顆粒尺寸增大;在800℃保溫6～18 h制備的樣品均為純相Li₂CoTi₃O₈,其樣品顆粒均為球形,隨保溫時(shí)間的增加,樣品結(jié)晶度增強(qiáng),顆粒尺寸增大。其中在800℃保溫12 h制備的樣品電化學(xué)性能最好,其在100.0 m A/g的電流密度下首次放電比容量為243.1 m Ah/g,經(jīng)... 

【文章來(lái)源】：華北理工大學(xué)河北省

【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

紐扣鋰離子內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

第1章文獻(xiàn)綜述-3-鋰離子電池獲得高電壓、高比性能等性能的保證，一般是由電解質(zhì)鋰鹽和有機(jī)溶劑在一定條件下，按照一定比例配制而成的[8]。其中，常用的有機(jī)溶劑主要有碳酸乙烯烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙脂等，電解質(zhì)主要有高氯酸鋰、六氟磷化鋰、六氟硼化鋰等[9]。圖1是紐扣鋰離子內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，從圖中我們可以直觀的看到鋰離子電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)，除了必要的正極、負(fù)極、隔膜和電解液之外，它包括正極殼、負(fù)極蓋和膠圈，這些是一塊完整的商業(yè)電池所必需的的組成部分。正因?yàn)檫@些結(jié)構(gòu)組成的存在，從而保證了鋰離子電池能夠安全穩(wěn)定的正常工作。圖1紐扣鋰離子內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1Lithium-ionbuttonbatteryinternalstructurediagram1.1.3鋰離子電池工作原理鋰離子電池在充放電過(guò)程中，鋰離子在正負(fù)極之間往返嵌入或脫出，其原理是利用了隔膜兩邊Li+的濃度差進(jìn)行充放電[10]。它的正負(fù)極材料是由兩種不同的能夠允許鋰離子在其表面自由脫嵌的化合物質(zhì)組成。鋰電池的工作原理如圖2所示，圖2鋰離子電池充放電工作原理示意圖Fig.2Schematicdiagramofchargeanddischargeoflithiumionbattery由圖2可知，電池在進(jìn)行充電時(shí)，鋰離子從電池的正極材料中遷出，經(jīng)過(guò)電解

華北理工大學(xué)碩士學(xué)位論文-6-材料相比，具有相更高的體積和質(zhì)量比能量，其操作電位要遠(yuǎn)高于金屬鋰的析出電位，有效避免了充放電過(guò)程時(shí)金屬鋰的析出問(wèn)題，但是錫基材料作為鋰離子負(fù)極材料最大的問(wèn)題是它與鋰形成合金時(shí)，體積會(huì)發(fā)生巨大的變化，材料內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生很大的應(yīng)力，導(dǎo)致材料破裂、微觀結(jié)構(gòu)破壞[28]。1.3.3硅類(lèi)負(fù)極材料硅作為負(fù)極材料具有非常高的理論容量，純硅的實(shí)際極限容量更是達(dá)到了3579.0mAh/g，因此受到了廣泛研究[29]。然而，硅材料在嵌鋰的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的體積變化，導(dǎo)致活性材料從電極表面脫落，與集流體失去接觸，從而使得容量衰減明顯、循環(huán)穩(wěn)定性變差[30]。1.3.4鈦酸鹽類(lèi)負(fù)極材料鈦酸鋰材料作為鈦酸鹽類(lèi)負(fù)極材料的一種，其分子式為L(zhǎng)i4Ti5O12。其在負(fù)極材料的應(yīng)用方面，結(jié)構(gòu)很穩(wěn)定，充放電前后體積基本保持不變。在特定領(lǐng)域中可以理想地替代碳類(lèi)負(fù)極材料。鈦酸鋰作為鋰離子電池負(fù)極材料，被人們稱為“零應(yīng)變”材料，其充放電前后，鋰離子的嵌入和脫出對(duì)材料結(jié)構(gòu)基本沒(méi)有影響[31]；充放電平臺(tái)比較好；其理論比容量為175.0mAh/g，然而其實(shí)際比容量一般只達(dá)到150.0mAh/g；首次充放電時(shí)不與電解液發(fā)生反應(yīng)，充放電效率比較高；價(jià)格比較便宜，并且易制備[32]。然而，盡管優(yōu)點(diǎn)很多，但也有一些缺點(diǎn)，限制它的發(fā)展。Li2ZnTi3O8負(fù)極材料是立方體尖晶石結(jié)構(gòu)，是尖晶石Li2MM"3O8(M=Zn、Co、Mg，M"=Ti、Ge)系列中的一種[33]。其晶體結(jié)構(gòu)如圖3所示[34]：圖3Li2ZnTi3O8晶體結(jié)構(gòu)示意圖[33]Fig.3CrystalstructureofLi2ZnTi3O8

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
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[2]鋰離子電池鈦酸鋰系列負(fù)極材料的制備及其電化學(xué)性能研究[D]. 劉杰.天津大學(xué) 2015
[3]熔鹽法制備鋰電池負(fù)極材料鈦酸鋰的研究[D]. 李詩(shī)妍.華東理工大學(xué) 2013
[4]鈦酸鋰的高溫固相合成及回收再利用[D]. 胡文星.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
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