本文關(guān)鍵詞：鈦酸鋰電極材料的液相制備及性能研究

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【摘要】：鋰離子電池因具有高功率、高能量密度、壽命長、安全性好等優(yōu)點(diǎn),不僅在小型儲能產(chǎn)品市場上占據(jù)絕對優(yōu)勢,也正逐步走向電動汽車、智能電網(wǎng)等大型儲能領(lǐng)域,這也對鋰離子電池的功率及安全性能提出更高的要求,同時(shí)亟需探求性能更優(yōu)的電極材料。鈦酸鋰負(fù)極材料憑借優(yōu)異的循環(huán)性和可靠的安全性而備受關(guān)注。論文采用液相法合成了性能優(yōu)越的鈦酸鋰材料,并引入石墨烯和銀-石墨烯材料對鈦酸鋰進(jìn)行復(fù)合改性,使其在容量和大倍率性能上都有了較大改善。取得的主要成果如下：1.采用液相法成功制備了鈦酸鋰負(fù)極材料,并探究了鋰的用量、煅燒溫度及氫氧化鋰濃度等因素對合成材料性能的影響。得出最佳工藝條件為：鋰摩爾比過量12%,煅燒溫度700℃, LiOH濃度4mol/L。此條件下制備的鈦酸鋰材料顆粒細(xì)小均勻,放電比容量達(dá)167mAh/g,接近理論比容量175mAh/g,且此液相法操作簡單、耗時(shí)短、耗能少。2.引入高導(dǎo)電相石墨烯與鈦酸鋰復(fù)合制得了鈦酸鋰/石墨烯復(fù)合材料,改善了鈦酸鋰低容量、低電導(dǎo)的缺陷；并探究了石墨烯的氧化還原法制備及石墨烯含量、還原劑種類等因素對合成鈦酸鋰/石墨烯復(fù)合材料性能的影響；還研究了乙醇溶劑熱還原下制備的復(fù)合材料的性能及作用機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明石墨烯的加入有效地改善了鈦酸鋰材料的電化學(xué)性能,使其首次放電比容量達(dá)184mAh/g,50次循環(huán)后仍保持158mAh/g;在5C下放電容量也達(dá)到102mAh/g,比純相鈦酸鋰高出22mAh/go3.在鈦酸鋰／石墨烯復(fù)合材料的基礎(chǔ)上引入Ag納米粒子,阻止了石墨烯片層間的進(jìn)一步堆疊,同時(shí)銀良好的導(dǎo)電性也有助于改善鈦酸鋰的大電流充放電性能。實(shí)驗(yàn)探究了Ag的用量、還原劑種類及NaOH等因素對合成材料性能的影響,由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得知：在NaOH堿性條件下葡萄糖還原制備的3wt%AgNO3的鈦酸鋰／銀-石墨烯復(fù)合材料性能最佳,首次放電比容量達(dá)207mAh/g,在5C下放電比容量仍達(dá)到126mAh/g。
【關(guān)鍵詞】：鈦酸鋰 液相法 石墨烯 鈦酸鋰/銀-石墨烯
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM912
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 緒論16-30
• 1.1 引言16
• 1.2 鋰離子電池概述16-30
• 1.2.1 鋰離子電池的產(chǎn)生及發(fā)展16-17
• 1.2.2 鋰離子電池的基本組成和工作原理17-19
• 1.2.3 鋰離子電池的特點(diǎn)19-21
• 1.2.4 鋰離子電池電極材料21-23
• 1.2.5 鈦酸鋰(Li_4Ti_5O_(12))負(fù)極材料23-27
• 1.2.6 鋰離子電池的應(yīng)用及未來展望27-29
• 1.2.7 本論文的選題依據(jù)和主要研究內(nèi)容29-30
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分30-34
• 2.1 實(shí)驗(yàn)藥品及儀器30-31
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品30-31
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)所需儀器設(shè)備31
• 2.2 電池的組裝、測試及電極材料的表征方法31-34
• 2.2.1 電極片的制備31-32
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)電池的組裝32
• 2.2.3 恒流充放電測試32
• 2.2.4 X射線衍射分析(X-ray diffraction)32-33
• 2.2.5 掃描電子顯微分析(SEM)33
• 2.2.6 粒度分析33-34
• 第三章 鈦酸鋰負(fù)極材料的液相合成及性能研究34-43
• 3.1 引言34
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分34-36
• 3.2.1 鈦酸鋰Li_4Ti_5O_(12)負(fù)極材料的合成34-35
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)電池的組裝35-36
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論36-42
• 3.3.1 LiOH的用量對合成鈦酸鋰的影響36-38
• 3.3.2 煅燒溫度對鈦酸鋰制備的影響38-40
• 3.3.3 氫氧化鋰濃度對鈦酸鋰制備的影響40-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第四章 鈦酸鋰/石墨烯復(fù)合材料制備及性能研究43-56
• 4.1 引言43-44
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分44-46
• 4.2.1 石墨烯材料及鈦酸鋰/石墨烯復(fù)合材料的合成44-46
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)電池組裝46
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論46-55
• 4.3.1 鈦酸鋰和鈦酸鋰/石墨烯復(fù)合材料的粒度表征及電化學(xué)性能46-48
• 4.3.2 石墨烯含量對復(fù)合材料性能的影響48-50
• 4.3.3 還原劑種類對鈦酸鋰/石墨烯復(fù)合材料性能的影響50-55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 第五章 鈦酸鋰/銀-石墨烯復(fù)合材料的制備及性能研究56-69
• 5.1 引言56
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分56-57
• 5.2.1 鈦酸鋰/銀-石墨烯復(fù)合電極材料的合成56-57
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)電池組裝57
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論57-68
• 5.3.1 硝酸銀用量對LTO/Ag-graphene復(fù)合材料性能的影響57-61
• 5.3.2 氫氧化鈉對鈦酸鋰/銀-石墨烯復(fù)合材料性能的影響61-63
• 5.3.3 還原劑種類對鈦酸鋰/銀-石墨烯復(fù)合材料性能的影響63-64
• 5.3.4 LTO、LTO-Ag、LTO/Ag、LTO/graphene和LTO/Ag-graphene的電化學(xué)性能比較64-68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 第六章 全文總結(jié)69-71
• 6.1 本論文結(jié)論69
• 6.2 本論文創(chuàng)新點(diǎn)69-70
• 6.3 本論文的不足之處及對未來研究展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動及成果情況78

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：591419