【摘要】：鋰離子電池技術(shù)的不斷發(fā)展推動(dòng)了其在社會(huì)生產(chǎn)生活中的普遍應(yīng)用。近年來,新能源汽車的高速發(fā)展進(jìn)一步體現(xiàn)了鋰離子電池的優(yōu)越性。大型動(dòng)力設(shè)備對(duì)負(fù)極材料的要求也越來越高,往往需要其具有較高的功率密度和能量密度。二氧化鈦(TiO2)是重要的候選材料之一。然而,商業(yè)TiO2(c-TiO2)中存在許多雜質(zhì),電化學(xué)性能較差,限制了其實(shí)際應(yīng)用。為使價(jià)格低廉的c-TiO2能夠應(yīng)用于鋰離子電池中,探究其電化學(xué)性能差的內(nèi)在原因,并通過適當(dāng)?shù)拇胧└纳破潆娀瘜W(xué)性能,具有重要的應(yīng)用價(jià)值。由此,我們進(jìn)行了如下的研究工作:(1)使用葡萄糖作為碳源在600和750 ℃制備了碳包覆的c-TiO2納米顆粒。750 ℃下合成的碳包覆c-TiO2樣品在電流密度為100 mA/g時(shí),充放電100次后仍具有較高的可逆容量(270.1 mAh/g),與碳包覆的純TiO2性能相當(dāng)。根據(jù)各種表征測試分析,電化學(xué)性能的顯著提高歸因于750 ℃時(shí)SO42-的徹底分解以及碳包覆層提高了電子電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率。這一簡單的制備方法和良好的電化學(xué)性能促進(jìn)了 TiO2作為負(fù)極材料在高功率鋰離子電池中的應(yīng)用。(2)采用煤焦油瀝青作為碳源在750 ℃保溫5 h合成了軟碳包覆的商業(yè)二氧化鈦納米顆粒。與未包覆的二氧化鈦相比,經(jīng)過軟碳包覆的樣品表現(xiàn)出更高的電化學(xué)性能。軟碳包覆的Ti02材料獲得了引人注目的倍率性能,當(dāng)電流密度分別是100,200,400,800,1600 mA/g時(shí),樣品電池在各個(gè)電流密度下循環(huán)十次后的可逆容量依次為 323.6,274.4,247.8,209.1,146.6 mAh/g。在 500 mA/g的高電流密度下循環(huán)1000次后的可逆容量仍高達(dá)140.2 mAh/g。測試結(jié)果表明,碳包覆的樣品電化學(xué)性能顯著提高,這一方面是由于高石墨化程度的軟碳增強(qiáng)了電子電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率,另一方面是鋰離子界面存儲(chǔ)機(jī)制的存在。(3)以瀝青作為碳源在900 ℃C制備了碳包覆c-TiO2并引入適量的Ti9O17。Ti9O17是在c-TiO2碳包覆過程中同步形成的。Ti9O17的含量可以通過調(diào)整瀝青的含量得以控制。其中瀝青與商業(yè)二氧化鈦質(zhì)量比為0.12的產(chǎn)物顯示出最佳的循環(huán)穩(wěn)定性,在500 mA/g電流密度下,循環(huán)800次后的可逆容量為155.8 mAh/g。結(jié)合對(duì)比實(shí)驗(yàn)和系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)表征,適量的Ti9O17和碳包覆層提升了 c-TiO2的電子電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率,從而提高了 c-TiO2負(fù)極材料的循環(huán)穩(wěn)定性。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ134.11;TM912
【圖文】：

ＧＰＥｓ中加入無機(jī)填料以提高其機(jī)械強(qiáng)度、傳輸性能和電化學(xué)性能。逡逑１．２．３鋰離子電池的工作原理逡逑圖１．１展示的是當(dāng)前領(lǐng)先電池市場的鋰離子電池基本系統(tǒng)。電池由兩個(gè)電逡逑極組成，即正極ＬｉＣｏ０２和負(fù)極石墨Ｃ，由電解液隔開。兩個(gè)固體電極被由電解逡逑液滲透的隔膜分開。隔膜一方面在正負(fù)極之間傳導(dǎo)化學(xué)反應(yīng)的離子成分，另一逡逑方面阻止電子通過，從而迫使電子穿過它工作的外部電路。逡逑？邋＾邋＜ｅ；邋？逡逑ｃｕ邐＊邐、Ａ１逡逑Ｉsh＃丨丨°邋ｍ逡逑叄沖危殄危殄危硴"ｆ逡逑n佩澹沖危哄危�！�

本文編號(hào)：2731001