硅是一種很有前景的鋰離子電池負(fù)極材料。硅擁有目前已知最高的理論容量,且自然資源豐富,電勢(shì)低。然而,硅在循環(huán)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生劇烈的體積膨脹（完全鋰化后增加約300%）,導(dǎo)致電極出現(xiàn)嚴(yán)重的變形損傷,產(chǎn)生更多不穩(wěn)定的固體電解質(zhì)膜（SEI膜）,導(dǎo)致電池的電化學(xué)循環(huán)性能越來(lái)越差。目前有很多方法抑制硅的變形,例如將硅納米化,改進(jìn)粘結(jié)劑以及制作硅基復(fù)合材料等,都能夠提升硅電極的性能。但是這些方法大多數(shù)涉及新材料或復(fù)雜的工藝手段。制作時(shí)間長(zhǎng)或者生產(chǎn)電極的成本高以至于難以將硅電極廣泛應(yīng)用推廣。因此,需要更加簡(jiǎn)單有效的方法提高硅電極的循環(huán)穩(wěn)定性。本文提出,可以將硅部分鋰化實(shí)現(xiàn)該目的。本論文主要研究了兩種部分鋰化方法:控制充放電截止電壓區(qū)間和控制鋰化容量。然后進(jìn)一步拓展研究了將恒壓這一工步加入控制容量的部分鋰化方法中,以及研究了不同上限截止電壓對(duì)電池性能的影響。通過(guò)這種簡(jiǎn)單的對(duì)電池充放電方式的改變,控制硅顆粒變形,抑制硅復(fù)合材料電極力-電化學(xué)耦合退化,減小極片損傷。具體來(lái)說(shuō),部分鋰化使電極的容量損失和不可逆容量均有效減小。部分鋰化電極的可逆容量雖然在初期低于完全鋰化的電極,但容量衰減的速度更慢,以至于一段時(shí)間的... 

【文章來(lái)源】：上海大學(xué)上海市 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：80 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

（a）固體納米線形態(tài)的硅的鋰化過(guò)程的示意圖，循環(huán)后在硅表面上重復(fù)形成SEI膜，（b）硅納米管，類似的結(jié)果，SEI膜在硅納米管的收縮和膨脹時(shí)繼續(xù)增長(zhǎng)，

大學(xué)碩士學(xué)位論文如下：正極： LiXXO2 Li1-xXXO2+ Li++xe-負(fù)極： C + xLi++ xe- LixC總體： LiXXO2+ C LixC + Li1-xXXO2其中，XX 代表各種元素組合，例如鈷，錳等。電池在充放電過(guò)程中，鋰離子在正負(fù)極之間往返嵌入和脫出，猶如搖此，鋰離子電池又被稱為“搖椅式”電池[26]。

圖 1.3 各類電池示意圖[44]1.3.4 復(fù)合材料電極介紹上一節(jié)提到過(guò)，復(fù)合材料電極主要由集流體和活性層組成�；钚詫影ɑ钚圆牧�、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑�；钚圆牧系淖饔檬怯脕�(lái)儲(chǔ)存及釋放鋰離子。本論文涉及的實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用的活性材料為納米材料，從結(jié)構(gòu)上考慮，納米材料在尺寸上為納米級(jí)別，因此鋰離子傳輸路徑更短。此外，納米材料一般具有超彈性變形能力，可以承受較大的應(yīng)力。這些特點(diǎn)都有利于緩減硅的體積膨脹、提高硅電極的電化學(xué)性能。具有納米結(jié)構(gòu)的硅有：納米線、納米管、納米球和介孔材料等。其中，納米線在結(jié)構(gòu)上屬于一維納米材料，線與線之間的空間可以容納硅的體積變化。并且由于

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3547600