發(fā)布時間：2020-05-10 23:29

【摘要】：隨著柔性/可折疊電子器件在近些年的迅猛發(fā)展,柔性鋰離子電池已成為目前儲能領(lǐng)域研究的熱點和前沿之一。目前,發(fā)展柔性鋰離子電池的主要困難和關(guān)鍵在于研究和開發(fā)高性能的可彎折自支撐結(jié)構(gòu)柔性電極材料。本論文選取三種不同的軟硬造孔劑,運用電紡絲、摻氮、模板-活化聯(lián)合法、碳化和后續(xù)化學(xué)處理方法,可控地制備和構(gòu)筑了具有自支撐結(jié)構(gòu)一維高含氮量和層次孔適用于柔性鋰離子電池的高性能負(fù)極材料。論文中,選取聚丙烯腈為碳前驅(qū)體,添加兩種有機(jī)造孔軟模板(聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯)以及一種復(fù)合氧化物(MnO_x-CeO_2-Al_2O_3)硬模板,通過電紡絲、碳化、氨氣活化和后續(xù)的化學(xué)處理方法,制備了具有自支撐結(jié)構(gòu)高含氮量一維層次孔碳負(fù)極材料。實驗結(jié)果顯示,無論選用何種造孔模板劑處理所獲得的一維摻氮層次孔碳負(fù)極材料均具有較好的纖維形態(tài)、大的比表面積、高的摻氮量、良好的層次孔結(jié)構(gòu)。將此三種自支撐一維摻氮層次孔碳負(fù)極材料在未添加任何導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑的情況下,直接用作鋰離子電池負(fù)極,均表現(xiàn)出較好的電化學(xué)性能。究其原因,這與此材料具有獨特的層次孔結(jié)構(gòu)、高的氮含量、一維納米結(jié)構(gòu)和含有大量的吡啶氮有關(guān)。其中,以聚苯乙烯為造孔劑制備的摻氮層次孔碳納米纖維擁有超高的首次可逆比容量,達(dá)到1576.5 mAh g~(-1),是目前所報道的碳基負(fù)極材料容量最高值。以MnOx-CeO_2-Al_2O_3復(fù)合氧化物造孔劑制備的摻氮層次孔碳納米纖維擁有相對較好的循環(huán)性能,經(jīng)過50次循環(huán),容量保持率為87%。
【圖文】：

圖 1-1 柔性電子器件的概念和原型機(jī) 美國蘋果公司的 iPhone ProCare；(b) 美國 Jawbone 公司的 UP 系列；(c) 韓國三星公彎折有機(jī)發(fā)光二極管顯示技術(shù)及其原型機(jī)；(d) 飛利浦的 Fluid smart phone；(e) 諾基的 Morph Concept 概念Fig. 1-1 Flexible electronic device concept and prototypeple Inc.’s iPhone ProCare；(b) Jawbone’s UP Series；(c) South Korea's Samsung's bendab light-emitting diode display technology and its prototype；(d) Philips's Fluid smart phone；Nokia's Morph Concept離子電池工作原理為存儲設(shè)備的鋰離子電池因其能量密度高清潔環(huán)保而取代鉛酸電池得到人關(guān)注。鋰離子電池是由鋰電池發(fā)展而來的，世界上第一款鋰離子電池是 19 Harris 第一次提出鋰電池的全新概既是鋰離子電池儲能設(shè)備的研究開始[3]，員不斷研究攻克之下 1980 年由 Armand 提出了“搖椅電池”的全新跨時代的是鋰離子電池的又一個研發(fā)開端。1991 年世界上最大電子器件研發(fā)生產(chǎn)商成功推出真正意義上的可以商業(yè)化生產(chǎn)利用的鋰離子電池[4]。其實鋰離子電

對應(yīng)的集流體為鋁箔。負(fù)極材料為石墨，對應(yīng)的集流六氟磷酸鋰（LiPF6）的碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯（EC/D如下公式(1-1)、(1-2)、(1-3)來表示。極反應(yīng)：LiCoO2 → 充電放電Li1-xCoO2+xLi++xe-極反應(yīng)：-6C +xLi+xe+LiCx的電池反應(yīng)： LiCoO6C2+ LiCoOLiC1-x2x+ 充電時鋰離子從 LiCoO2脫離，同時會失去相應(yīng)電荷。負(fù)極上鋰離子插入到石墨層中形成 LixC 化合物，并；放電時，鋰離子從石墨層中脫出回到正極材料中，的電子，使 Co4+還原為 Co3+。在充放電過程中，鋰同時電極材料發(fā)生對應(yīng)的可逆的氧化還原反應(yīng)。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM912;TQ127.11

【參考文獻(xiàn)】

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1 聞雷;陳靜;羅洪澤;李峰;;石墨烯在柔性鋰離子電池中的應(yīng)用及前景[J];科學(xué)通報;2015年07期

2 陳欣;張乃慶;孫克寧;;鋰離子電池3d過渡金屬氧化物負(fù)極微/納米材料[J];化學(xué)進(jìn)展;2011年10期

3 萬婷;穆道斌;薛歡;陳實;;鋰離子電池錫基負(fù)極材料的研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報;2010年09期

4 張永剛;王成揚(yáng);閆裴;;低溫CoCl_2催化熱處理中間相炭微球用作鋰離子電池負(fù)極材料[J];新型炭材料;2007年01期

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本文編號：2658063