鋰離子電池是一種高效的電化學儲能器件,在手機、筆記本電腦、數碼相機等便攜式電子設備中已獲得了廣泛應用。近年來,飛速發(fā)展的各類電動汽車以及智能電網等領域賦予了鋰離子電池更加廣闊的應用前景,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用。將硅材料納米化或者將硅與其它材料復合化可以有效地抑制硅的體積膨脹,改善其電化學性能。在本論文中,作者嘗試利用硅納米材料與碳基材料制備硅/碳復合材料,研究了這些復合材料在鋰離子電池負極方面的應用。論文主要內容如下: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用。設計了一種以資源豐富的天然黏土作為含硅前驅體,利用低成本的鎂熱還原制... 

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【學位級別】：博士

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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 鋰離子電池關鍵材料及其研究現狀
        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狀
        1.4.1 硅納米粒子在鋰離子電池中的應用
        1.4.2 硅納米線/納米管在鋰離子電池中的應用
        1.4.3 硅薄膜在鋰離子電池中的應用
        1.4.4 三維多孔硅在鋰離子電池中的應用
        1.4.5 微米級硅顆粒在鋰離子電池中的應用
        1.4.6 符合商業(yè)應用標準的石墨/硅復合材料
    1.5 本論文選題依據及研究內容
    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 化學試劑與儀器設備
        2.2.1 化學試劑
        2.2.2 實驗儀器與設備
    2.3 樣品的表征與測試技術
        2.3.1 材料性能表征
        2.3.2 材料的電化學性能測試
    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用
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 凹凸棒土預處理及鎂熱還原
        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 結果與討論
    3.4 本章小結
    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 電化學性能測試
    4.3 結果與討論
    4.4 本章小結
    參考文獻
第五章 界面修飾的輕質泡沫碳集流體/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 電化學性能測試
    5.3 結果與討論
    5.4 本章小結
    參考文獻
第六章 總結與展望
    6.1 本論文的主要結論
    6.2 工作展望
在學期間的研究成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]鋰離子電池負極材料產業(yè)化技術進展[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.  儲能科學與技術. 2016(02)
[2]規(guī)�；瘍δ芗夹g典型示范應用的現狀分析與啟示[J]. 胡娟,楊水麗,侯朝勇,許守平,惠東.  電網技術. 2015(04)
[3]鋰離子電池基礎科學問題（Ⅷ）——負極材料[J]. 羅飛,褚賡,黃杰,孫洋,李泓.  儲能科學與技術. 2014(02)
[4]大規(guī)模電化學儲能系統(tǒng)發(fā)展現狀及示范應用綜述[J]. 許守平,李相俊,惠東.  電力建設. 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)模儲能技術在電力系統(tǒng)中的應用前景分析[J]. 國家電網公司"電網新技術前景研究"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]儲能技術在電力系統(tǒng)中的研究進展[J]. 駱妮,李建林.  電網與清潔能源. 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構設計與改性[J]. 王兆翔,陳立泉,黃學杰.  化學進展. 2011(Z1)

博士論文
[1]高性能鋰離子電池硅/鍺電極的設計與制備[D]. 楊智博.蘭州大學 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 2014
[2]ZnO/Si異質結太陽能電池的制備[D]. 張籍權.大連理工大學 2009



本文編號：3682758