現(xiàn)今,商品化的鋰離子電池負極材料以石墨為主,但此類材料的比容量非常低,其比容量只有372 mAh/g,大倍率下充放電性能較差。因多孔碳材料具有較高的比表面積,較大的孔容,良好導電性和優(yōu)異的機械性能,用作鋰離子電池負極可大大提高電池的容量和倍率性能。本文以多孔碳為研究對象,以提升鋰離子電池容量,倍率性能及延長循環(huán)壽命為目的,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和氯化鈉(NaCl)為原料成功制備了鋰離子電池多孔碳負極材料并研究其性能。具體內(nèi)容如下:1.以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)為碳源,利用靜電紡絲技術(shù)制備PVP納米纖維,再高溫碳化處理得到C納米纖維,所得的碳納米纖維在空氣中進行不同時間的刻蝕,得到多孔碳納米纖維,通過其電鏡圖可清晰的看到碳納米纖維表面存在大量空腔。將多孔碳納米纖維用作扣式電池負極,然后測試其電化學性能,結(jié)果表明空氣刻蝕20 min所得的纖維材料的電化學性能最佳,在0.1 C倍率下首次充電容量高達1138 mAh/g,在5 C大倍率下長循環(huán)1000次后電池可逆容量高達278 mAh/g,容量保持率高達87.51%。2.以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)為碳源,氯化鈉(NaCl)為造孔劑,利用靜... 

【文章來源】：南昌大學江西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

鋰離子電池工作原理示意圖

第 1 章 緒論3圖 1.1 鋰離子電池工作原理示意圖1.2 鋰離子電池負極材料研究現(xiàn)狀鋰離子電池的性能主要是由儲鋰活性物質(zhì)決定的，負極是電池的重要組成部分，負極材料的性能直接影響整個電池的性能。一，負極性能的提升可促進電池整體性能的提升；二，負極儲鋰能力的提升可降低與對應正極組裝電池時負極的用量，達到相同容量時降低電池的體積和質(zhì)量，有利于輕便式電池的發(fā)展；三，負極材料穩(wěn)定性的提高，可使電池整體的穩(wěn)定性提高，電池的循環(huán)壽命增加。因而，高性能負極材料的開發(fā)與研究在高性能鋰離子電池的研制中至關(guān)重要。鋰離子電池負極材料的研究及商業(yè)化由三個階段組成。第一階段以金屬鋰片作為負極，但這個時期的電池存在很大的安全隱患，如在正常的充放電過程中會有鋰枝晶，且隔膜的強度不夠，隔膜很容被鋰枝晶刺破，使電池內(nèi)部短路，電池充放電過程中電池可能爆炸。第二階段，在原有的基礎(chǔ)上為了解決電池枝晶問題，研究者們用鋁鋰合金代替鋰片用作負極，這一替代成功的避免了枝晶鋰的的出現(xiàn)，但鋁鋰合金的穩(wěn)定性較差，存在很大的體積效應，在充放電過程中負極體積膨脹且不斷的粉化脫落，大大縮短的電池的循環(huán)壽命。隨后，又開發(fā)研究了一些改性氧化物電極，但仍然存在大量的不足。直到 20 世紀 80年代，人們在搖椅電池的理論基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)，鋰在碳材料中的嵌入電位和金屬鋰的自身電位幾乎相同，且碳和電解液不發(fā)生發(fā)生任何反應，材料自身比較穩(wěn)定具有良好的循環(huán)性能。這便是第三階段碳類材料作為理離子電池的負極。到目前為止鋰離子電池負極材料還普遍使用第三階段

單層石墨片儲鋰機理 微孔儲鋰機理圖 1.3 鋰在無定形碳中的存儲通常來說，鋰離子在無定形碳中的過量存儲是由于無定形碳材料中存陷所致的。.2.1 Li2儲鋰機理嵌鋰后的 PPP-700（700 ℃聚對苯熱解所得無定形碳材料）中，鋰存在一種是以 Li2分子的形式存在，另外一種則是以離子的形態(tài)位于芳構(gòu)化碳環(huán)中心，一個鋰離子對應六個碳原子，如圖 1.3 所示。通過核磁共振(N可知原子之間以共價鍵的形式連接。 在電極材料中，鋰既可以離子態(tài)環(huán)中形成石墨插層化合物，又能以 Li2分子的形式進入到臨鄰近的碳環(huán) Li2分子形式存在，使得材料儲鋰能力達到 LiC2的水平，其理論比容量1116 mAh/g，相當于普通石墨材料的三倍，且其體積比容量大于金屬鋰[1.2.2 單層石墨片儲鋰機理Dahn 等人針對無定形碳材料的過量儲鋰提出了單層石墨片儲鋰機理，

【參考文獻】：
期刊論文
[1]鋰離子電池硅基負極材料的研究進展[J]. 李瑞榮,王慶濤.  材料導報. 2014(09)
[2]鋰離子蓄電池負極材料最新研究進展[J]. 米常煥,曹高劭,趙新兵.  電源技術(shù). 2004(03)

碩士論文
[1]鋰離子電池正極材料LiMnPO4的合成與改性研究[D]. 王海霞.華南理工大學 2012



本文編號：2898764