【摘要】：鋰離子電池由于放電電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長等特點(diǎn),一直受到人們的廣泛關(guān)注,而正負(fù)極材料是組成電池的關(guān)鍵部分,直接決定著電池性能的好壞。目前正極材料中三元材料(LlNi1/3Mn1/3CO1/3O2)由于其成本低、比容量高、振實(shí)密度較高等優(yōu)點(diǎn),未來將是主要的正極材料。負(fù)極材料中鈦酸鋰(Li4Ti5O`2)被稱為零應(yīng)變材料,具有較好的電壓平臺(tái)和循環(huán)性能,也有望在動(dòng)力電池中得到應(yīng)用。 石墨烯也是近幾年的研究熱點(diǎn),獨(dú)特的單原子層結(jié)構(gòu)使得其擁有較大的比表面積和較高導(dǎo)電性,文獻(xiàn)報(bào)道稱與電極材料進(jìn)行復(fù)合能提高材料的電化學(xué)性能。為了提高電極材料的循環(huán)性能和倍率性能,本文制備了不同的石墨烯基電極復(fù)合材料,并采用XRD、SEM、電化學(xué)等手段進(jìn)行了表征測試。 采用機(jī)械混合方式制備了不同含量比的LiN81/3Mn1/3Co1/3O2/石墨烯復(fù)合材料,結(jié)果表明2.5%石墨烯含量的復(fù)合材料在0.1C下放電容量達(dá)到205.4mAh/g,0.5C下的放電容量達(dá)到150mAh/g,同時(shí)也有不錯(cuò)的循環(huán)性能。 采用固相法制得了尖晶石型Li4Ti5O12,在0.1C、1C下的放電容量為113.5mAh/g、72mAh/g。為了進(jìn)一步提高其性能,制備了Li4Ti5O12/氧化石墨復(fù)合材料,在500-C煅燒后表現(xiàn)出較好的的電化學(xué)性能,0.1C、1C下放電容量分別為122.1mAh/g、90.1mAh/g,相比固相法原樣Li4Ti5O12,分別提高了8.8%、19.5%。 采用水熱法制備出納米花狀鈦酸鋰,最佳合成工藝為水熱反應(yīng)24h,550℃C煅燒6h。所得的樣品在0.1C、1C下的放電容量分別為160mAh/g、127mAh/g,較固相法有較大提高。這是由于其獨(dú)特的形貌,縮短了鋰離子擴(kuò)散路徑,提高了材料性能；同時(shí)通過水熱法原位合成Li4Ti5O12/石墨烯復(fù)合材料,在0.1C、1C放電容量分別為167mAh/g、150mAh/g,相比水熱法原樣Li4Ti5O12,分別提高了4.4%、18.1%,在5C下的大電流也有125mAh/g的比容量,循環(huán)伏安和阻抗也表明石墨烯的加入提高了材料的電化學(xué)性能。
【圖文】：

鋰離子電池指的是其中的鋰離子從正負(fù)極材料嵌入和脫出的一種能充放電的高性能電池，實(shí)際上就是一種鋰離子濃差電池，，工作原理如圖1-1所示：在充電時(shí)，鋰離子從正極脫出，經(jīng)過電解質(zhì)插入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)，而正極處于貧鋰狀態(tài)，同時(shí)電子通過外電路傳輸?shù)截?fù)極，確保電荷平衡。放電過程正好相反，鋰離子從負(fù)極脫出，經(jīng)過電解液嵌入至正極材料中，正極處于富鋰狀態(tài)。在正常的充放電情況下，鋰離子在層狀結(jié)構(gòu)的負(fù)極材料和層狀結(jié)構(gòu)氧化物的正極材料之間脫出和嵌入，一般只會(huì)引起材料層間距的變化，但不破壞晶體結(jié)構(gòu)。在充放電過程中，負(fù)極材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)也基本不變，因此從反應(yīng)的可逆性來看

金屬氧化物（如SnO、Sn02等）。商業(yè)化的電池構(gòu)成如圖1-2所示，一般正負(fù)極分別涂覆在銷箱與銅箱上，中間使用隔膜將兩個(gè)極片隔開，隔膜一般是聚稀微孔膜，如PP (聚丙稀)、PE (聚乙�。┗蛘邚�(fù)合膜。同時(shí)中間填充電解質(zhì)，電解質(zhì)是溶解了鋰鹽（如LiPF6)的有機(jī)溶劑，為鋰離子運(yùn)動(dòng)提供了運(yùn)動(dòng)介質(zhì)。Positive Cap^ Vent PlateyCurre/n Interrupt Device.一〈■ I\xy： 二一圖1-2圓柱形的鋰離子電池構(gòu)造示意圖【5]Fig. 1-2 Expanded view of the internal construction of a cylindrical cell ⑴3
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM912

【參考文獻(xiàn)】

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1 唐致遠(yuǎn);陽曉霞;陳玉紅;賀艷兵;;鈦酸鋰電極材料的研究進(jìn)展[J];電源技術(shù);2007年04期

2 何媛;李珍;李飛;;基于天然石墨溶劑熱法制備石墨烯及表征[J];非金屬礦;2013年01期

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本文編號(hào)：2547999