本文關(guān)鍵詞：焦磷酸鹽鋰離子二次電池負極材料的制備與研究

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【摘要】：隨著當(dāng)今科技的發(fā)展,鋰離子二次電池在現(xiàn)代生活中扮演著越來越重要的角色。作為高效、清潔、穩(wěn)定的儲能形式,鋰離子二次電池不僅被運用到各種消費電子產(chǎn)品中,還在電動汽車、不間斷電源、混合動力汽車等新能源領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。負極材料是鋰離子二次電池的重要組成部分,其性能的提升對鋰離子二次電池整體性能的提升有著至關(guān)重要的作用。當(dāng)前鋰離子二次電池負極材料的研究集中在碳材料、過渡金屬氧化物、錫基材料、硅基材料等領(lǐng)域。商業(yè)化的鋰離子二次電池負極石墨材料已達350mAh/g,接近其理論容量372mAh/g,越來越難以滿足各類電子產(chǎn)品的需求。因此,開發(fā)新型負極材料,提高負極材料比容量,進而提高鋰離子二次電池能量密度具有重要的意義。近年來,焦磷酸系負極材料以其較高的比容量,較低的成本吸引了研究者的注意。本文主要從充放電容量和循環(huán)壽命上著手,對SnP2O7和 Mn2P2O7等材料的形貌及電性能作了深入地研究。第一部分,我們采用了MnSO4及 NH4H2PO4等材料,通過溶劑熱的合成方法合成了Mn2P2O7材料,并探究了不同溶劑對樣品形貌的影響,并進一步探究了其作為電極材料的電性能。研究表明,乙二醇作為溶劑熱反應(yīng)的溶劑合成的前驅(qū)體相比于乙醇合成的前驅(qū)體具有更為規(guī)整的形貌,樣品的團簇現(xiàn)象明顯降低,結(jié)晶度更高,循環(huán)性能也有較大的提升。第二部分,為了獲得更高性能的負極材料,我們使用了噴霧干燥的方法合成了Mn2P2O7材料。為了使原料混合的更為均勻,我們引入Mn(NO3)2(50%水溶液)和羥基乙叉二膦酸(HEDP),在液相下均勻混合攪拌,在合適的溫度和壓力下,通過噴霧干燥得到空心球結(jié)構(gòu)的Mn2P2O7前驅(qū)體材料,并通過對燒結(jié)溫度的探究,在燒結(jié)過程中較為完善的保持了顆粒的球形結(jié)構(gòu),使其電性能有了極大的提升。使得Mn2P2O7材料作為鋰離子二次電池負極成為一種可能。第三部分,我們引入了較為廉價的SnCl4·5H2O和羥基乙叉二膦酸(HEDP)通過噴霧干燥法制備了SnP2O7@C材料。通過X射線衍射及掃描電子顯微鏡等表征手段,分析了不同燒結(jié)溫度對材料成相及微觀結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),不同溫度燒結(jié)的樣品X射線衍射峰存在相應(yīng)的位移現(xiàn)象,650℃下燒結(jié)的樣品顆粒具有規(guī)整的球形結(jié)構(gòu),恒電流充放電條件測試下首次放電容量可達1218mAh/g,80個循環(huán)后放電容量維持在600mAh/g以上,可作為一種很有潛力的負極材料。
【關(guān)鍵詞】：鋰離子二次電池負極材料 焦磷酸錫 焦磷酸錳 噴霧干燥法
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O611.4;TM912
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-31
• 1.1 引言11-12
• 1.2 鋰離子二次電池的工作原理及優(yōu)缺點12-14
• 1.3 鋰離子二次電池正極材料發(fā)展現(xiàn)狀14-16
• 1.4 鋰離子二次電池負極16-23
• 1.4.1 鋰離子二次電池負極材料的選擇要求16-17
• 1.4.2 常用的正負極材料制備方法17-19
• 1.4.3 鋰離子二次電池負極材料的研究進展19-23
• 1.5 論文選題思路23-25
• 參考文獻25-31
• 第二章 實驗方法和儀器31-36
• 2.1 實驗試劑及儀器31-33
• 2.1.1 實驗試劑31-32
• 2.1.2 實驗儀器32-33
• 2.2 負極材料的表征33-34
• 2.2.1 熱重-差熱分析(TG-DTA)33
• 2.2.2 X射線衍射(XRD)33
• 2.2.3 掃描電子顯微鏡(SEM)及透射電子顯微鏡(TEM)33-34
• 2.2.4 傅里葉變換紅外光譜(FTIR)34
• 2.3 電性能測試34-36
• 2.3.1 組裝電池34
• 2.3.2 電性能測試34-35
• 2.3.3 循環(huán)伏安法35-36
• 第三章 溶劑熱法制備Mn_2P_2O_7材料及其性能研究36-45
• 3.1 引言36
• 3.2 溶劑熱法制備Mn_2P_2O_7/C負極材料36
• 3.3 Mn_2P_2O_7/C負極材料的表征及測試36-42
• 3.3.0 Mn_2P_2O_7/C負極材料的XRD檢測36-38
• 3.3.1 Mn_2P_2O_7/C負極材料的SEM表征38-40
• 3.3.2 Mn_2P_2O_7材料的紅外光譜40
• 3.3.3 電性能表征40-42
• 3.4 本章小結(jié)42-44
• 參考文獻44-45
• 第四章 噴霧干燥法制備Mn_2P_2O_7材料及性能探究45-54
• 4.1 引言45
• 4.2 噴霧干燥法制備Mn_2P_2O_7前驅(qū)體材料45-46
• 4.3 Mn_2P_2O_7前驅(qū)體材料形貌的表征46-53
• 4.3.1 濃度對材料形貌的影響46-48
• 4.3.2 燒結(jié)溫度對產(chǎn)物的成相及形貌影響48-50
• 4.3.3 Mn_2P_2O_7樣品電性能測試50-51
• 4.3.4 本章總結(jié)與展望51-53
• 參考文獻53-54
• 第五章 噴霧干燥法制備SnP_2O_7材料及其性能探究54-68
• 5.1 引言54
• 5.2 壓力噴霧干燥制備球形SnP_2O_7材料54-55
• 5.3 SnP_2O_7材料形貌及性能表征55-61
• 5.3.1 SnP_2O_7前驅(qū)體材料的SEM表征55-56
• 5.3.2 燒結(jié)溫度的測定56-57
• 5.3.3 SnP_2O_7成相分析57-58
• 5.3.4 SEM圖像表征58-61
• 5.4 SnP_2O_7球形顆粒電性能測試61-67
• 5.4.1 碳包覆SnP_2O_7顆粒TEM分析61-62
• 5.4.2 SnP_2O_7顆粒的點性能表征62-65
• 5.4.3 本章小結(jié)65-67
• 參考文獻67-68
• 第六章 總結(jié)與展望68-69
• 攻讀碩士期間學(xué)位成果69-70
• 致謝70-71

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1 賀福;鋰離子二次電池負極用碳材料及其儲鋰機理[J];化工新型材料;2005年08期

2 ;日本鋰離子二次電池隔膜生產(chǎn)動向[J];產(chǎn)業(yè)用紡織品;2009年01期

3 吳金坤;聚偏氟乙烯系樹脂在鋰離子二次電池中的應(yīng)用[J];化工新型材料;2000年12期

4 黃可龍,左曉希,劉素琴,劉建生;錳的氧化物在鋰離子二次電池中的應(yīng)用[J];材料導(dǎo)報;2000年09期

5 任旭梅,吳鋒,吳川,李漢軍,黃學(xué)杰;鋰離子二次電池用隔膜的制備及其性質(zhì)[J];電化學(xué);2001年02期

6 楊水金;;新型化學(xué)電源——鋰離子二次電池[J];化學(xué)推進劑與高分子材料;2001年01期

7 郭愛紅;王鳳花;畢成良;張寶貴;;鋰離子二次電池添加劑初探[J];天津化工;2006年02期

8 西美緒;胡慧敏;;用作鋰離子二次電池負極的活性物質(zhì)炭[J];新型碳材料;1993年03期

9 宋作忠,蔣玉湘,馬培華;鋰離子二次電池及其電解質(zhì)的研究[J];鹽湖研究;1999年02期

10 楊遇春,羅銳平;鋰的新興應(yīng)用領(lǐng)域──鋰離子二次電池材料[J];廣東有色金屬學(xué)報;2000年01期

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1 吳寧寧;秦春梅;謝嬌娜;劉建紅;;鋰離子二次電池正、負極材料研究進展[A];2011中國功能材料科技與產(chǎn)業(yè)高層論壇論文集（第二卷）[C];2011年

2 張永剛;王成揚;時志強;;鋰離子二次電池負極炭材料的摻硼改性[A];第19屆炭—石墨材料學(xué)術(shù)會論文集[C];2004年

3 楊帆;吳陽;;鋰離子二次電池電解液的動力學(xué)研究[A];中國化學(xué)會第27屆學(xué)術(shù)年會第14分會場摘要集[C];2010年

4 陳召勇;江奇;劉興泉;高利珍;于作龍;;關(guān)于鋰離子二次電池正極材料LiMn_2O_4高溫容量衰減研究[A];第四屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];2001年

5 陳召勇;劉興泉;江奇;高利珍;于作龍;;提高鋰離子二次電池正極材料LiMn_2O_4高溫性能的途徑[A];第四屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];2001年

6 李宇展;周震;任俊霞;高學(xué)平;閻杰;;低溫固相法一步合成鋰離子二次電池正極材料LiVPO_4F[A];第十三次全國電化學(xué)會議論文摘要集（上集）[C];2005年

7 胡英瑛;溫兆銀;吳相偉;;鋰離子二次電池負極材料納米氧化錳的合成及其電化學(xué)性能研究[A];中國硅酸鹽學(xué)會固態(tài)離子學(xué)分會理事會暨第一屆固態(tài)離子學(xué)青年學(xué)術(shù)交流會文集[C];2011年

8 朱剛;李江濤;楊曉慧;晏志軍;;分級Co_3O_4@C復(fù)合物的合成及其作為鋰離子二次電池負極材料的儲鋰性質(zhì)[A];中國化學(xué)會第十四屆膠體與界面化學(xué)會議論文摘要集-第1分會：表面界面與納米結(jié)構(gòu)材料[C];2013年

9 王國平;周固民;瞿美臻;王允實;于作龍;;碳納米管用作鋰離子二次電池正極導(dǎo)電劑[A];2004年中國納米技術(shù)應(yīng)用研討會論文集[C];2004年

10 王莉;何向明;孫競曄;任建國;蒲薇華;姜長印;萬春榮;;電沉積鋰離子二次電池Cu-Sn合金薄膜負極[A];第二十七屆全國化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會論文集[C];2006年

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1 劉碧瑪;軟包裝液態(tài)鋰離子二次電池技術(shù)問世[N];科技日報;2004年

2 ;軟包裝液態(tài)鋰離子二次電池技術(shù)問世[N];今日信息報;2004年

3 記者 王越;鋰離子電池負極材料國標將出臺[N];中國質(zhì)量報;2008年

4 本報記者 葉宇;鄧智林：有技術(shù)才有出路[N];眉山日報;2006年

5 吳瓊　　;MGL：改變世界鋰電產(chǎn)業(yè)格局[N];經(jīng)濟參考報;2005年

6 鐘信;軟包裝液態(tài)鋰離子 二次電池技術(shù)問世[N];中國有色金屬報;2004年

7 聯(lián)合證券 程亮　葉洮;三大核心業(yè)務(wù)前景樂觀[N];中國證券報;2009年

8 蘇夏邋李媛;勇立潮頭爭第一[N];中國企業(yè)報;2007年

9 ;勇立潮頭爭第一[N];中國企業(yè)報;2010年

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1 任慢慢;釩系磷酸鹽鋰離子二次電池材料的制備與電化學(xué)性能研究[D];南開大學(xué);2009年

2 王剛;鋰離子二次電池用錫基負極材料的制備與性能研究[D];南開大學(xué);2009年

3 范奇;鋰離子二次電池正極材料LiFePO_4的改性研究[D];南京大學(xué);2012年

4 張永剛;鋰離子二次電池炭負極材料的改性與修飾[D];天津大學(xué);2004年

5 劉偉;高能量密度存儲材料LiNi_（1-x-y）Al_xMg_yO_2的制備及表征[D];吉林大學(xué);2006年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 吳星云;鋰離子二次電池?zé)o機有機復(fù)合隔膜的改性研究[D];南京大學(xué);2014年

2 王聰;鋰離子二次電池行業(yè)的碳足跡研究[D];北京理工大學(xué);2015年

3 陳慶霖;層狀鋰離子二次電池正極材料Li(Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3))O_2及相關(guān)材料的制備與性能研究[D];南京大學(xué);2013年

4 陸彥文;高容量鋰離子二次電池正負極材料的制備和研究[D];南京大學(xué);2014年

5 陳瑞;鋰離子二次電池電極材料改性研究[D];上海交通大學(xué);2013年

6 吳同富;焦磷酸鹽鋰離子二次電池負極材料的制備與研究[D];南京大學(xué);2016年

7 葛宇;鋰離子二次電池的改進與研究[D];南京大學(xué);2016年

8 閆恒慶;非晶硅基薄膜在鋰離子二次電池中的應(yīng)用研究[D];蘭州大學(xué);2011年

9 李壽麗;過渡金屬硼酸鹽鋰離子二次電池電極材料的制備及性能[D];山東大學(xué);2013年

10 韓改格;鋰離子二次電池用凝膠聚合物電解質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性能研究[D];浙江大學(xué);2006年

，

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