鋰離子電池由于其優(yōu)越的電化學(xué)性能而被廣泛應(yīng)用于各種便攜式電子設(shè)備,但是隨著電動車和大規(guī)模儲能市場的發(fā)展,現(xiàn)有鋰離子電池的容量亟待提升。氮摻雜作為提升碳負(fù)極材料儲鋰性能的有效方式之一,成為目前重要的研究方向。本文通過對制備的氮摻雜碳材料的形貌結(jié)構(gòu)表征和電化學(xué)性能檢測,系統(tǒng)的研究了氮摻雜對碳材料的儲鋰性能的影響和可能機(jī)理。主要研究內(nèi)容如下:（1）以葡萄糖為碳源、三聚氰胺為氮源,通過高溫裂解合成氮摻雜碳材料（CNC）,并加入氯化鋅作為反應(yīng)添加劑,研究了鋅離子對反應(yīng)產(chǎn)物微觀結(jié)構(gòu)的影響。制得的氮摻雜碳材料中氮的含量高達(dá)26.56 wt%,納米碳晶粒尺寸~1 nm。此外,氯化鋅的加入不但可以抑制電化學(xué)嵌鋰反應(yīng)中不穩(wěn)定的石墨氮的生成,還可以調(diào)節(jié)材料中吡啶氮/吡咯氮的比例。（2）將（1）制備的CNC作為鋰離子電池負(fù)極材料時(shí),在1 Ag^-1的電流密度下?lián)碛?353mAhg^-1的比容量。經(jīng)過100圈循環(huán)后仍然保持有1155 mAhg^-1的比容量。我們根據(jù)S.Freunberger提出的將嵌鋰后電極質(zhì)量和體積作為計(jì)算基礎(chǔ)的新衡量方法,計(jì)算出C... 

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
專用術(shù)語注釋表
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鋰離子電池概述
        1.2.1 鋰離子電池的發(fā)展概況
        1.2.2 鋰離子電池原理及構(gòu)造
        1.2.3 鋰離子電池的特點(diǎn)
    1.3 鋰離子電池負(fù)極材料
        1.3.1 合金材料
        1.3.2 鈦基材料
        1.3.3 過渡金屬氮化物
        1.3.4 過渡金屬氧化物
        1.3.5 碳材料
    1.4 氮摻雜碳材料
        1.4.1 氮摻雜碳材料的性質(zhì)
        1.4.2 氮摻雜碳材料的分類
        1.4.3 氮摻雜碳材料的合成
        1.4.4 氮摻雜碳材料在在鋰離子負(fù)極材料中的應(yīng)用
    1.5 論文的研究意義及主要研究內(nèi)容
第二章 高氮摻雜碳材料的制備與表征
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料
        2.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        2.2.3 高密度氮摻雜碳材料的制備
        2.2.4 材料表征
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 實(shí)驗(yàn)原理
        2.3.2 形貌分析
        2.3.3 晶相分析
        2.3.4 氮摻雜的表征
        2.3.5 氮摻雜的機(jī)理
    2.4 本章小結(jié)
第三章 氮摻雜碳材料的儲鋰性能研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        3.2.3 電極制備
        3.2.4 電池組裝
        3.2.5 材料表征
        3.2.6 電化學(xué)測試
    3.3 電化學(xué)性能測試
        3.3.1 CNC-0、CNC-1、CNC-3 樣品的循環(huán)性能和充放電性能分析
        3.3.2 CNC-0、CNC-1、CNC-3 的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能分析
        3.3.3 酸化處理對CNC樣品倍率性能的影響
        3.3.4 不同熱解溫度的充放電穩(wěn)定性及倍率性能
    3.4 阻抗分析
    3.5 鋰離子在CNC電極中的動力學(xué)研究
    3.6 電極形貌分析
    3.7 CNC材料與其它電極材料的比容量和容量密度的比較
    3.8 第一性原理分析
    3.9 本章小結(jié)
第四章 摻氮碳材料的進(jìn)一步性能優(yōu)化
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)原料
        4.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        4.2.3 ZIF-8 前驅(qū)體的制備
        4.2.4 釩氧化物/碳氮復(fù)合材料(VO/CN)的制備
        4.2.5 硅/碳復(fù)合材料(Si/C)的制備
        4.2.6 電極制備
        4.2.7 電池組裝
        4.2.8 材料表征
        4.2.9 電化學(xué)測試
    4.3 Si/C復(fù)合材料的結(jié)果與討論
        4.3.1 Si/C復(fù)合材料的晶相分析
        4.3.2 Si/C復(fù)合材料的電化學(xué)性能分析
    4.4 VO/CN復(fù)合材料的結(jié)果與討論
        4.4.1 VO/CN復(fù)合材料的電化學(xué)性能分析
        4.4.2 VO/CN的電化學(xué)性能分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間撰寫的論文
附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間申請的專利
附錄3 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]碳包覆鋰錳釩氧納米材料的制備及其電化學(xué)性能[J]. 崔朝軍,段林波,李現(xiàn)常,高倩倩,戴玉強(qiáng).  精細(xì)化工. 2018(07)
[2]半封閉一步熱解法制備層狀類石墨相C3N4及其性能表征[J]. 杭祖圣,談玲華,黃玉安,居法銀,應(yīng)三九.  南京理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2011(02)
[3]鋰離子電池安全性能影響因素分析[J]. 劉伶,張乃慶,孫克寧,楊同勇,朱曉東.  稀有金屬材料與工程. 2010(05)
[4]新能源發(fā)電-實(shí)現(xiàn)人類的持續(xù)發(fā)展[J]. 葉峰.  能源與環(huán)境. 2008(03)
[5]中間相炭微球（MCMB）的制備與應(yīng)用[J]. 楊俊和,金鳴林.  材料導(dǎo)報(bào). 2001(08)
[6]鋰離子電池中的物理問題[J]. 陳立泉.  物理. 1998(06)

碩士論文
[1]鋰離子電池多孔碳負(fù)極材料的制備及性能研究[D]. 李巍.南昌大學(xué) 2018



本文編號：3706552