鋰離子電池是一種高效的電化學(xué)儲能器件,在手機、筆記本電腦、數(shù)碼相機等便攜式電子設(shè)備中已獲得了廣泛應(yīng)用。近年來,飛速發(fā)展的各類電動汽車以及智能電網(wǎng)等領(lǐng)域賦予了鋰離子電池更加廣闊的應(yīng)用前景,對鋰離子電池的性能也提出了越來越高的要求。因此,需要開發(fā)具有更高能量密度、更高功率密度、更高安全性和更長循環(huán)壽命的新一代鋰離子電池。鋰離子電池性能的提升離不開對其正極、負極、隔膜和電解液四個主要部分的持續(xù)改進。硅具有極高的理論容量(3579 mAh g^-1,接近商用石墨負極的十倍)、合適的工作電壓、資源豐富、環(huán)境友好等優(yōu)點,被視為很有希望的新一代鋰離子電池負極材料。但是,硅在鋰化過程中產(chǎn)生極大的體積膨脹,這帶來了一系列的問題,嚴重影響了它的實際應(yīng)用。將硅材料納米化或者將硅與其它材料復(fù)合化可以有效地抑制硅的體積膨脹,改善其電化學(xué)性能。在本論文中,作者嘗試利用硅納米材料與碳基材料制備硅/碳復(fù)合材料,研究了這些復(fù)合材料在鋰離子電池負極方面的應(yīng)用。論文主要內(nèi)容如下:1.鎂熱還原凹凸棒土制備的納米硅材料在鋰離子電池中的應(yīng)用。設(shè)計了一種以資源豐富的天然黏土作為含硅前驅(qū)體,利用低成本的鎂熱還原制... 

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鋰離子電池發(fā)展簡史
    1.3 鋰離子電池關(guān)鍵材料及其研究現(xiàn)狀
        1.3.1 正極材料
        1.3.2 負極材料
    1.4 硅基負極材料研究現(xiàn)狀
        1.4.1 硅納米粒子在鋰離子電池中的應(yīng)用
        1.4.2 硅納米線/納米管在鋰離子電池中的應(yīng)用
        1.4.3 硅薄膜在鋰離子電池中的應(yīng)用
        1.4.4 三維多孔硅在鋰離子電池中的應(yīng)用
        1.4.5 微米級硅顆粒在鋰離子電池中的應(yīng)用
        1.4.6 符合商業(yè)應(yīng)用標準的石墨/硅復(fù)合材料
    1.5 本論文選題依據(jù)及研究內(nèi)容
    參考文獻
第二章 樣品的制備、表征及測試方法
    2.1 樣品的制備方法
        2.1.1 鎂熱還原
        2.1.2 電子束蒸發(fā)
    2.2 化學(xué)試劑與儀器設(shè)備
        2.2.1 化學(xué)試劑
        2.2.2 實驗儀器與設(shè)備
    2.3 樣品的表征與測試技術(shù)
        2.3.1 材料性能表征
        2.3.2 材料的電化學(xué)性能測試
    參考文獻
第三章 鎂熱還原凹凸棒土制備的納米硅材料在鋰離子電池中的應(yīng)用
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 凹凸棒土預(yù)處理及鎂熱還原
        3.2.2 多巴胺包覆及碳化處理
        3.2.3 物理表征
        3.2.4 電極涂覆與鋰離子電池組裝
    3.3 結(jié)果與討論
    3.4 本章小結(jié)
    參考文獻
第四章 固定在納米集流體上的碳包覆硅納米粒子/石墨烯多層復(fù)合物作為鋰離子電池負極
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 納米集流體的制備
        4.2.2 碳包覆硅/石墨烯多層電極制備
        4.2.3 電化學(xué)性能測試
    4.3 結(jié)果與討論
    4.4 本章小結(jié)
    參考文獻
第五章 界面修飾的輕質(zhì)泡沫碳集流體/硅電極用于高能量密度鋰離子全電池
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 集流體制備
        5.2.2 鈦和硅薄膜沉積
        5.2.3 電化學(xué)性能測試
    5.3 結(jié)果與討論
    5.4 本章小結(jié)
    參考文獻
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 本論文的主要結(jié)論
    6.2 工作展望
在學(xué)期間的研究成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]鋰離子電池負極材料產(chǎn)業(yè)化技術(shù)進展[J]. 陸浩,劉柏男,禇賡,鄭杰允,羅飛,邱新平,李輝,劉芳,馮蘇寧,陳衛(wèi),李泓,陳立泉.  儲能科學(xué)與技術(shù). 2016(02)
[2]規(guī)模化儲能技術(shù)典型示范應(yīng)用的現(xiàn)狀分析與啟示[J]. 胡娟,楊水麗,侯朝勇,許守平,惠東.  電網(wǎng)技術(shù). 2015(04)
[3]鋰離子電池基礎(chǔ)科學(xué)問題（Ⅷ）——負極材料[J]. 羅飛,褚賡,黃杰,孫洋,李泓.  儲能科學(xué)與技術(shù). 2014(02)
[4]大規(guī)模電化學(xué)儲能系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及示范應(yīng)用綜述[J]. 許守平,李相俊,惠東.  電力建設(shè). 2013(07)
[5]鋰離子電池正極材料的研究進展[J]. 王玲,高朋召,李冬云,黃詩婷,肖漢寧.  硅酸鹽通報. 2013(01)
[6]幾類面向電網(wǎng)的儲能電池介紹[J]. 蔣凱,李浩秒,李威,程時杰.  電力系統(tǒng)自動化. 2013(01)
[7]大規(guī)模儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用前景分析[J]. 國家電網(wǎng)公司"電網(wǎng)新技術(shù)前景研究"項目咨詢組,王松岑,來小康,程時杰.  電力系統(tǒng)自動化. 2013(01)
[8]儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的研究進展[J]. 駱妮,李建林.  電網(wǎng)與清潔能源. 2012(02)
[9]鋰離子電池碳負極材料研究進展[J]. 孫學(xué)亮,秦秀娟,卜立敏,吳偉.  有色金屬. 2011(02)
[10]鋰離子電池正極材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計與改性[J]. 王兆翔,陳立泉,黃學(xué)杰.  化學(xué)進展. 2011(Z1)

博士論文
[1]高性能鋰離子電池硅/鍺電極的設(shè)計與制備[D]. 楊智博.蘭州大學(xué) 2015

碩士論文
[1]鎂熱還原法制備硅負極材料及納米氧化鐵的可控合成研究[D]. 霍瑛.浙江大學(xué) 2014
[2]ZnO/Si異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制備[D]. 張籍權(quán).大連理工大學(xué) 2009



本文編號：3682758