鋰離子二次電池是一種綠色新能源電池,它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。目前廣泛使用的商業(yè)鋰離子電池負極材料主要為石墨,其理論容量為372mAh/g,在大電流充放電時容易出現(xiàn)析鋰現(xiàn)象,不能很好的滿足高性能鋰離子電池發(fā)展的需求。單質(zhì)硅的理論嵌鋰容量高達4200 mAh/g(Li4.4Si),是石墨類負極材料(372mAh/g)理論容量的10余倍,其具有嵌/脫鋰電位理想、與電解液反應(yīng)活性低、資源豐富等諸多優(yōu)點,被認為是最有希望取代目前石墨類負極材料的新一代鋰離子電池負極材料。遺憾的是,單質(zhì)硅在脫嵌鋰過程中會產(chǎn)生80-400%的巨大體積變化,表現(xiàn)為鋰離子電池在循環(huán)過程中硅負極材料發(fā)生破裂、粉化、結(jié)構(gòu)崩塌,加之硅的導(dǎo)電性能差,最終導(dǎo)致鋰離子電池的不可逆容量較高、循環(huán)穩(wěn)定性較差。本文針對以上問題,以理論比容量高達4200 mAh/g的硅基材料為原料,基于酸刻蝕法,機械球磨法,超高壓法,水浴法,高溫熱解法等多種方法,開展了多孔硅/鋁,硅/鋁/碳等硅/鋁系負極材料的制備及其鋰離子電池電化學(xué)性能表征。本工作有望借助多孔結(jié)構(gòu)、第二相材料良好的機械性能以及硅鋁的協(xié)同嵌鋰效應(yīng)來緩解硅材料的體積變化;...

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鋰離子電池發(fā)展簡介
    1.3 鋰離子電池工作原理及特點
    1.4 鋰離子電池負極材料研究概述
        1.4.1 碳材料
        1.4.2 金屬及其合金類材料
        1.4.3 金屬氧化物材料
        1.4.4 鋰金屬氮化物材料
    1.5 鋰離子電池硅基負極材料研究概述
        1.5.1 多孔硅材料
        1.5.2 硅基復(fù)合材料
        1.5.3 納米化材料
    1.6 選題依據(jù)及本文主要研究內(nèi)容
第2章 實驗方法
    2.1 實驗材料與設(shè)備
    2.2 材料物理性能表征
        2.2.1 X射線粉末衍射
        2.2.2 掃描電子顯微鏡
        2.2.3 透射電子顯微鏡
    2.3 材料電化學(xué)性能表征
        2.3.1 電池的裝配
        2.3.2 恒電流充放電測試
        2.3.4 循環(huán)伏安測試
        2.3.5 交流阻抗測試
第3章 酸刻蝕法制備多孔硅鋁負極材料及其電化學(xué)性能表征
    3.1 引言
    3.2 單質(zhì)硅及鋁硅合金的性能表征
    3.3 鋁硅合金粉的制備及性能表征
    3.4 多孔硅鋁材料的制備及其電化學(xué)性能表征
        3.4.1 多孔硅鋁材料的制備
        3.4.2 多孔硅鋁材料的性能表征
    3.5 本章小結(jié)
第4章 機械球磨法制備Si-Al/C復(fù)合材料及其電化學(xué)性能表征
    4.1 引言
    4.2 球磨法制備Al₇₆Si₂₄/C復(fù)合材料及其電化學(xué)性能表
        4.2.1 Al₇₆Si₂₄/C復(fù)合材料的制備
        4.2.2 球磨時間對于Al₇₆Si₂₄/C復(fù)合材料性能的影響
        4.2.3 石墨含量對于Al₇₆Si₂₄/C復(fù)合材料性能的影響
    4.3 球磨法制備Si-Al/C三元復(fù)合材料及其電化學(xué)性能表征
        4.3.1 Si-Al/C三元復(fù)合材料的制備
        4.3.2 Si-Al/C三元復(fù)合材料性能表征
    4.4 本章小結(jié)
第5章 超高壓法制備多孔硅材料及其電化學(xué)性能表征
    5.1 引言
    5.2 超高壓法制備硅鋁合金
    5.3 酸刻蝕法制備多孔硅及其性能表征
    5.4 以葡萄糖為碳源包覆多孔硅材料及其性能表征
    5.5 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果



本文編號：3942106