鋰離子電池負極材料鈦酸鋰/Fe 3 O 4 復合物的制備與性能研究
發(fā)布時間：2022-02-15 13:03
鋰離子二次電池是目前最有應用前景的動力電池,目前已經被廣泛應用在電動汽車以及便攜式設備等諸多領域中。而在鋰離子電池的發(fā)展過程中,其負極材料的電化學性能以及安全性能是目前研究的重點之一,尖晶石結構的鈦酸鋰因其在鋰離子嵌入/脫出具有可忽略的結構變化（所謂的“零應變”）、平穩(wěn)的充放電平臺以及良好的循環(huán)穩(wěn)定性等優(yōu)點,已經被認為是目前最有望替代商業(yè)上的石墨等的鋰離子電池負極材料,但Li4Ti5O12作為負極材料仍存在一些缺陷阻礙了這種材料的廣泛使用,如相對低的倍率容量以及相對較小的理論容量(175 mAh·g-1)。本文分別采用了高溫固相法和溶劑熱法制備了純相的尖晶石型Li4Ti5O12,并且在兩種方法中各自研究了其合成的條件對樣品在形貌以及電化學性能方面產生的影響。其中高溫固相法中以鋰鈦比為0.86的原料混合后在900℃鍛燒14h之后得到的Li4Ti5O12的電化學性能相對較好...
【文章來源】：中國礦業(yè)大學江蘇省211工程院校教育部直屬院校
【文章頁數】：87 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
鋰電池的構造圖
0mAh·g-1）和 CuO（mAh·g-1）；合金型負極包括 Si（3579mAh·g-1Ah·g-1）和 Al（2234 mAh·g-1），它們的容量遠高于嵌入反應的容量期間的巨大體積變化導致嚴重的微觀結構不穩(wěn)定性，導致粉碎并差的循環(huán)性。這種轉換/合金型陽極已經通過納米結構初步解決，化產生的應力可以是由大表面積部分釋放，因此結構失效可以大大米顆粒的聚集經常在材料合成，電極制備和電化學循環(huán)期間發(fā)生，際應用中不太有用。因此，已經提出了混合嵌入型具有轉化/合金其納米復合材料的陽極，通過轉化/合金型組分實現高容量，通過現高穩(wěn)定性及其緩沖效果（釋放轉化/合金化反應產生的應力），納率性能�？偨Y有關鋰離子電池中鈦基系統(tǒng)材料的最新研究，它的巨i 基材料（103-104 循環(huán)）比傳統(tǒng)石墨（102-103 循環(huán)）更好的循環(huán)壽在來自高度穩(wěn)定的 Ti 基的協同效應，圖 1-2 是基于 Ti 的材料的容示意圖。襯底和高容量轉換/合金型陽極以及導電碳，合理設計這構而不是簡化的物理混合物是關鍵，實現高電化學性能，這一點很估。
圖 1-3 Li4Ti5O12近年的進展Fig.1-3 Recent progress of Li4Ti5O12materials酸鋰負極材料(Lithium TitanateAnode Material)酸鋰的制備方法i5O12是一種由金屬鋰和低電位過渡金屬鈦的復合氧化物，屬于 AB2述成尖晶石固溶體。其空間點群為Fd3m空間群，晶胞參數a為0.8的白色晶體，在空氣中可以穩(wěn)定存在。結構類似于反尖晶石:在一 個氧負離子 O2-按立方密堆積排列，占總數 3/4 的鋰離子 Li+被四個正四面體配體嵌入空隙，其余的鋰離子和所有 Ti4+(原子數目 1:5)被鄰作正八面體配體嵌入空隙，因此其結構可以表示為 Li[Li1/3Ti5/3穩(wěn)定致密的結構可以為有限的鋰離子提供進出的通道。鈦酸鋰的制固相反應法，溶膠凝膠法，水熱法等[87-89]。固相反應的原理和工藝簡生產的優(yōu)勢，是制備材料的首選方法[90]。其中溫度、時間、原料及配等對材料的性能影響顯著。對于混料方法的影響，分別有高能行星
【參考文獻】：
期刊論文
[1]試論綠色化學在新能源電池中的應用[J]. 楊時巧. 科學技術創(chuàng)新. 2018(21)
[2]鋰離子電池負極材料的發(fā)展研究[J]. 王曼麗,康敏,劉楊,朱根. 廣州化工. 2018(14)
[3]新能源汽車電池工業(yè)的發(fā)展現狀[J]. 席振鵬. 低碳世界. 2018(01)
[4]鋰離子電池的發(fā)展現狀及展望[J]. 王鵬博,鄭俊超. 自然雜志. 2017(04)
[5]Li4Ti5O12納米片負極材料的合成及其快速充放電性能[J]. 梅潔,朱宇,朱彥榮,諸榮孫,伊廷鋒. 有色金屬工程. 2017(02)
[6]高能球磨輔助固相法合成電池材料Li4Ti5O12[J]. 王丹,張春明,張遙遙,汪元元,何丹農. 電源技術. 2013(09)
[7]鋰離子電池硅-碳負極材料的研究進展[J]. 米宏偉,吳雙泉,朱培洋,劉劍洪. 材料導報. 2013(17)
[8]水熱法合成高功率鋰離子二次電池用球形Li4Ti5O12負極材料[J]. 閆慧,張歡,張鼎,朱智,其魯. 物理化學學報. 2011(09)
[9]鋰動力電池壽命預測研究進展[J]. 高飛,李建玲,趙淑紅,王子冬. 電子元件與材料. 2009(06)
[10]鋰離子電池離子液體-聚合物電解質研究進展[J]. 崔聞宇,安茂忠,楊培霞. 電源技術. 2009(01)
本文編號：3626681
【文章來源】：中國礦業(yè)大學江蘇省211工程院校教育部直屬院校
【文章頁數】：87 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
鋰電池的構造圖
0mAh·g-1）和 CuO（mAh·g-1）；合金型負極包括 Si（3579mAh·g-1Ah·g-1）和 Al（2234 mAh·g-1），它們的容量遠高于嵌入反應的容量期間的巨大體積變化導致嚴重的微觀結構不穩(wěn)定性，導致粉碎并差的循環(huán)性。這種轉換/合金型陽極已經通過納米結構初步解決，化產生的應力可以是由大表面積部分釋放，因此結構失效可以大大米顆粒的聚集經常在材料合成，電極制備和電化學循環(huán)期間發(fā)生，際應用中不太有用。因此，已經提出了混合嵌入型具有轉化/合金其納米復合材料的陽極，通過轉化/合金型組分實現高容量，通過現高穩(wěn)定性及其緩沖效果（釋放轉化/合金化反應產生的應力），納率性能�？偨Y有關鋰離子電池中鈦基系統(tǒng)材料的最新研究，它的巨i 基材料（103-104 循環(huán)）比傳統(tǒng)石墨（102-103 循環(huán)）更好的循環(huán)壽在來自高度穩(wěn)定的 Ti 基的協同效應，圖 1-2 是基于 Ti 的材料的容示意圖。襯底和高容量轉換/合金型陽極以及導電碳，合理設計這構而不是簡化的物理混合物是關鍵，實現高電化學性能，這一點很估。
圖 1-3 Li4Ti5O12近年的進展Fig.1-3 Recent progress of Li4Ti5O12materials酸鋰負極材料(Lithium TitanateAnode Material)酸鋰的制備方法i5O12是一種由金屬鋰和低電位過渡金屬鈦的復合氧化物，屬于 AB2述成尖晶石固溶體。其空間點群為Fd3m空間群，晶胞參數a為0.8的白色晶體，在空氣中可以穩(wěn)定存在。結構類似于反尖晶石:在一 個氧負離子 O2-按立方密堆積排列，占總數 3/4 的鋰離子 Li+被四個正四面體配體嵌入空隙，其余的鋰離子和所有 Ti4+(原子數目 1:5)被鄰作正八面體配體嵌入空隙，因此其結構可以表示為 Li[Li1/3Ti5/3穩(wěn)定致密的結構可以為有限的鋰離子提供進出的通道。鈦酸鋰的制固相反應法，溶膠凝膠法，水熱法等[87-89]。固相反應的原理和工藝簡生產的優(yōu)勢，是制備材料的首選方法[90]。其中溫度、時間、原料及配等對材料的性能影響顯著。對于混料方法的影響，分別有高能行星
【參考文獻】：
期刊論文
[1]試論綠色化學在新能源電池中的應用[J]. 楊時巧. 科學技術創(chuàng)新. 2018(21)
[2]鋰離子電池負極材料的發(fā)展研究[J]. 王曼麗,康敏,劉楊,朱根. 廣州化工. 2018(14)
[3]新能源汽車電池工業(yè)的發(fā)展現狀[J]. 席振鵬. 低碳世界. 2018(01)
[4]鋰離子電池的發(fā)展現狀及展望[J]. 王鵬博,鄭俊超. 自然雜志. 2017(04)
[5]Li4Ti5O12納米片負極材料的合成及其快速充放電性能[J]. 梅潔,朱宇,朱彥榮,諸榮孫,伊廷鋒. 有色金屬工程. 2017(02)
[6]高能球磨輔助固相法合成電池材料Li4Ti5O12[J]. 王丹,張春明,張遙遙,汪元元,何丹農. 電源技術. 2013(09)
[7]鋰離子電池硅-碳負極材料的研究進展[J]. 米宏偉,吳雙泉,朱培洋,劉劍洪. 材料導報. 2013(17)
[8]水熱法合成高功率鋰離子二次電池用球形Li4Ti5O12負極材料[J]. 閆慧,張歡,張鼎,朱智,其魯. 物理化學學報. 2011(09)
[9]鋰動力電池壽命預測研究進展[J]. 高飛,李建玲,趙淑紅,王子冬. 電子元件與材料. 2009(06)
[10]鋰離子電池離子液體-聚合物電解質研究進展[J]. 崔聞宇,安茂忠,楊培霞. 電源技術. 2009(01)
本文編號：3626681
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