發(fā)布時(shí)間：2022-10-21 20:14

　　硅負(fù)極材料具有4200 mAh g^?1的理論容量,遠(yuǎn)高于商業(yè)化的石墨負(fù)極,成為最有前景的鋰離子電池負(fù)極材料。硅具有適中的0.4 V對(duì)鋰電位,同時(shí)硅作為地殼中第二大元素,儲(chǔ)量豐富,來(lái)源廣泛。但硅負(fù)極面臨的最大問(wèn)題是在脫嵌鋰過(guò)程中體積膨脹大,導(dǎo)致材料顆粒破碎粉化,影響SEI膜的穩(wěn)定性和循環(huán)壽命。另外,硅具有低的電子電導(dǎo)率低和離子擴(kuò)散速率,導(dǎo)致硅負(fù)極材料的倍率性能差。本文通過(guò)鎂熱還原法合成納米硅,經(jīng)后期硅碳復(fù)合,旨在獲得可控、經(jīng)濟(jì)的方式制備硅基負(fù)極復(fù)合材料。本文分析了鎂熱反應(yīng)的基本原理,探索了鎂熱反應(yīng)工藝的可行性,確定了先合成納米硅再進(jìn)行硅碳復(fù)合的工藝步驟。通過(guò)對(duì)原料硅藻土純化,研究了溫度、時(shí)間和氣氛對(duì)納米硅性能的影響。在100 mA g^?1的電流密度下制備的納米硅首次放電容量為3053 mAh g^?1,首次充電容量為2519 mAh g^?1,首次庫(kù)倫效率為82.5%。通過(guò)砂磨的方式預(yù)處理硅藻土,合成的納米硅顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象減輕,具有良好的分散性。納米硅的首次放電容量略有降低,但首次庫(kù)倫效率85.6%。合成的... 

【文章頁(yè)數(shù)】：94 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 鋰離子電池的研究背景及意義
    1.2 鋰離子電池簡(jiǎn)介
        1.2.1 鋰離子電池發(fā)展歷程
        1.2.2 鋰離子電池電化學(xué)反應(yīng)原理
        1.2.3 鋰離子電池的優(yōu)缺點(diǎn)
    1.3 鋰離子電池的發(fā)展趨勢(shì)
        1.3.1 鋰離子電池正極材料
        1.3.2 鋰離子電池負(fù)極材料
        1.3.3 鋰離子電池電解液
    1.4 鋰離子電池硅負(fù)極材料
        1.4.1 硅負(fù)極材料的充放電機(jī)理
        1.4.2 硅負(fù)極材料存在的問(wèn)題
        1.4.3 硅負(fù)極材料的研究進(jìn)展
        1.4.4 硅負(fù)極材料的制備與合成方法
第二章 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及表征方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備
    2.2 材料的物理表征測(cè)試
    2.3 極片制備與電池組裝
    2.4 材料的電化學(xué)性能表征測(cè)試
第三章 鎂熱還原法制備納米硅負(fù)極的研究
    3.1 引言
    3.2 鎂熱反應(yīng)基本原理及熱力學(xué)分析
    3.3 鎂熱反應(yīng)初步設(shè)計(jì)及產(chǎn)物分析
        3.3.1 硅藻土進(jìn)行鎂熱反應(yīng)的初步分析
        3.3.2 聚丙烯摻入硅藻土進(jìn)行鎂熱反應(yīng)的分析
    3.4 納米硅材料的制備工藝及性能表征
        3.4.1 硅藻土的純化
        3.4.2 鎂熱反應(yīng)工藝流程
        3.4.3 鎂熱反應(yīng)溫度對(duì)納米硅性能的影響
        3.4.4 鎂熱反應(yīng)時(shí)間對(duì)納米硅性能的影響
        3.4.5 鎂熱反應(yīng)氣氛對(duì)納米硅性能的影響
        3.4.6 氫氟酸酸洗產(chǎn)物對(duì)納米硅性能的影響
        3.4.7 砂磨硅藻土對(duì)納米硅性能的影響
    3.5 電池制備工藝對(duì)材料性能的影響
        3.5.1 粘結(jié)劑
        3.5.2 電解液添加劑
    3.6 不同硅原料進(jìn)行鎂熱反應(yīng)的研究
    3.7 本章小結(jié)
第四章 硅碳復(fù)合材料的制備與電化學(xué)性能研究
    4.1 引言
    4.2 硅碳復(fù)合材料制備工藝流程
    4.3 Si@C復(fù)合材料物理性能的表征
    4.4 Si@C復(fù)合材料電化學(xué)性能的表征
    4.5 硅含量對(duì)硅碳中間體的影響
    4.6 干燥工藝對(duì)材料性能的影響
    4.7 不同碳包覆對(duì)材料性能的影響
    4.8 本章小結(jié)
第五章 硅碳復(fù)合負(fù)極材料電解液的研究
    5.1 引言
    5.2 硅碳復(fù)合材料物理性能的表征
    5.3 單一電解液添加劑對(duì)硅碳復(fù)合材料性能的影響
    5.4 組合電解液添加劑對(duì)硅碳復(fù)合材料性能的影響
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)
參考文獻(xiàn)
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)成果



本文編號(hào)：3696305