TiN和石墨烯-CNTs導電劑對鋰離子電池正負極電化學性能影響的研究
發(fā)布時間:2022-01-13 08:40
鋰離子電池憑借著長循環(huán)壽命,高能量密度,便攜,安全性高等優(yōu)點,成為被當代世界密切關注和發(fā)展的能源儲存裝置,現(xiàn)階段大力發(fā)展的電極材料,如正極材料,磷酸鐵鋰(LiFeP04,LFP)和鎳鉆錳酸鋰(LiNixCoyMn1xy02,NCM)等,負極材料鈦酸鋰(Li4Ti5012,LTO)等,其材料本身存在電導率低,導電性差等問題,在材料中添加合適的導電劑,顯得尤為重要。導電劑是為了提高材料的導電性,提高電池充放電性能,在制作電極極片時通常加入一定量的導電物質,減小電極的內阻,加速電子的移動速率。本文嘗試使用具有高穩(wěn)定性和高導電性的氮化鈦(TiN)和石墨烯-CNTs復合導電劑做導電劑,探究其對磷酸鐵鋰、鎳鈷錳酸鋰、鈦酸鋰電極的電化學性能影響。具體內容如下:1、當TiN做導電劑時,通過和常規(guī)導電劑不同比例復合添加得出:當活性物質為磷酸鐵鋰時,導電劑的最佳比例為S(SuperP)+T(TiN)(7:3),材料的倍率性能最佳,在0.1C充放電下首次放電比容量為164.5 mAh·g1,庫倫效率為97.63%,之后在充放電為1C進行200次的循環(huán),導電劑為S+K(常規(guī))容量保持率為110.5%,循環(huán)性能...
【文章來源】:哈爾濱工程大學黑龍江省 211工程院校
【文章頁數(shù)】:71 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖1.1鋰離子電池的工作原理示意圖??
Cycle?Number??圖3.1?TiN導電劑對磷酸鐵鋰正極倍率性能的影響??圖3.2為不同比例導電劑0.1C下首次電壓-比容量曲線以及導電劑為S+T?(7:3)材??料的電壓-比容量曲線。其中(a)圖可以清晰地看出幾種導電劑在0.1C下的首次充電電??壓平臺在3.5?V附近,放電電壓平臺在3.4?V附近。未發(fā)生明顯的變化。對比不同材料??20??
?b)?S+T?(7:3)材料的電壓-比容量曲線??3.3.2循環(huán)性能測試??圖3.3為常規(guī)導電劑S+K及添加不同比例TiN電極材料組成的半電池,先在0.1?C??充放電下活化三圈,之后在充放電為1C進行200次的循環(huán)性能圖,電壓區(qū)間為2.8?V?4.2??V。S+K?(常規(guī))、S+T?(1:9)、S+T?(3:7)、S+T?(5:5)、S+T?(7:3)、S+T?(9:1)在?1?C??首次放電比容量分別為?127.5?mAh.g\?92.1?mAh'g'?108.8?mAh.g'?124.6?mAh.g—1、??134.8?mAh.g-1、114.5?mAh.g-1,200?次循環(huán)后放電比容量分別為?140.2?mAh.g-1、70.3??mAh.g-1、97.6?mAh.g-1、129.9?mAh.g—1、144_8mAh.g-1、119.8?mAh.g-1,容量保持率分??別為?110.5%、76.3%、89.7%、104.2%、107.3%、104.6%。??以上數(shù)據(jù)分析得出,導電劑隨著TiN含量的增加,容量保持率會減小,其中S+K??容量保持率最高,循環(huán)性能最優(yōu)異。導電劑添加少量TiN后容量衰減的不明顯,當TiN??含量過多時
【參考文獻】:
期刊論文
[1]石墨烯/碳納米管復合導電劑對LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的影響[J]. 高坡,張彥林,顏健. 電池. 2017(06)
[2]碳包覆改性制備高倍率性能的鋰離子電池正極材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2[J]. 鄭卓,郭孝東,吳振國,向偉,滑緯博,鐘本和,楊秀山. 無機化學學報. 2017(01)
[3]石墨烯復合導電劑SP/CNTs/G對LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2鋰離子電池性能影響[J]. 何湘柱,胡燚,鄧忠德,孔令涌,尚偉麗. 電子元件與材料. 2016(11)
[4]不同導電劑體系對LiFePO4鋰離子電池性能的影響[J]. 高嬌陽,平麗娜. 電源技術. 2016(08)
[5]不同配比的復合導電劑對LMO鋰電池性能的影響[J]. 梁興華,曾帥波,劉于斯,史琳,葉超,陳海燕. 廣西工學院學報. 2013(03)
[6]車用鋰離子動力電池關鍵材料的研究[J]. 張洪輝,石慶升. 電源技術. 2013(05)
[7]不同碳源對LiFePO4/C鋰離子電池正極材料性能的影響[J]. 陳亮,王遠洪,劉恒,張軍,王巍. 化學研究與應用. 2011(09)
[8]含碳納米管導電劑改善Li4Ti5O12電極電化學性能[J]. 李星,瞿美臻,于作龍. 功能材料. 2009(11)
[9]導電劑對鋰離子電池性能的影響[J]. 劉露,戴永年,姚耀春. 材料導報. 2007(S1)
[10]鋰離子電池中電解液與石墨類負極活性材料的相容性[J]. 徐仲榆,范長嶺,尹篤林. 新型炭材料. 2004(04)
碩士論文
[1]鋰離子電池鎳鈷錳三元正極材料的合成與改性研究[D]. 李龍.清華大學 2012
本文編號:3586095
【文章來源】:哈爾濱工程大學黑龍江省 211工程院校
【文章頁數(shù)】:71 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖1.1鋰離子電池的工作原理示意圖??
Cycle?Number??圖3.1?TiN導電劑對磷酸鐵鋰正極倍率性能的影響??圖3.2為不同比例導電劑0.1C下首次電壓-比容量曲線以及導電劑為S+T?(7:3)材??料的電壓-比容量曲線。其中(a)圖可以清晰地看出幾種導電劑在0.1C下的首次充電電??壓平臺在3.5?V附近,放電電壓平臺在3.4?V附近。未發(fā)生明顯的變化。對比不同材料??20??
?b)?S+T?(7:3)材料的電壓-比容量曲線??3.3.2循環(huán)性能測試??圖3.3為常規(guī)導電劑S+K及添加不同比例TiN電極材料組成的半電池,先在0.1?C??充放電下活化三圈,之后在充放電為1C進行200次的循環(huán)性能圖,電壓區(qū)間為2.8?V?4.2??V。S+K?(常規(guī))、S+T?(1:9)、S+T?(3:7)、S+T?(5:5)、S+T?(7:3)、S+T?(9:1)在?1?C??首次放電比容量分別為?127.5?mAh.g\?92.1?mAh'g'?108.8?mAh.g'?124.6?mAh.g—1、??134.8?mAh.g-1、114.5?mAh.g-1,200?次循環(huán)后放電比容量分別為?140.2?mAh.g-1、70.3??mAh.g-1、97.6?mAh.g-1、129.9?mAh.g—1、144_8mAh.g-1、119.8?mAh.g-1,容量保持率分??別為?110.5%、76.3%、89.7%、104.2%、107.3%、104.6%。??以上數(shù)據(jù)分析得出,導電劑隨著TiN含量的增加,容量保持率會減小,其中S+K??容量保持率最高,循環(huán)性能最優(yōu)異。導電劑添加少量TiN后容量衰減的不明顯,當TiN??含量過多時
【參考文獻】:
期刊論文
[1]石墨烯/碳納米管復合導電劑對LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的影響[J]. 高坡,張彥林,顏健. 電池. 2017(06)
[2]碳包覆改性制備高倍率性能的鋰離子電池正極材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2[J]. 鄭卓,郭孝東,吳振國,向偉,滑緯博,鐘本和,楊秀山. 無機化學學報. 2017(01)
[3]石墨烯復合導電劑SP/CNTs/G對LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2鋰離子電池性能影響[J]. 何湘柱,胡燚,鄧忠德,孔令涌,尚偉麗. 電子元件與材料. 2016(11)
[4]不同導電劑體系對LiFePO4鋰離子電池性能的影響[J]. 高嬌陽,平麗娜. 電源技術. 2016(08)
[5]不同配比的復合導電劑對LMO鋰電池性能的影響[J]. 梁興華,曾帥波,劉于斯,史琳,葉超,陳海燕. 廣西工學院學報. 2013(03)
[6]車用鋰離子動力電池關鍵材料的研究[J]. 張洪輝,石慶升. 電源技術. 2013(05)
[7]不同碳源對LiFePO4/C鋰離子電池正極材料性能的影響[J]. 陳亮,王遠洪,劉恒,張軍,王巍. 化學研究與應用. 2011(09)
[8]含碳納米管導電劑改善Li4Ti5O12電極電化學性能[J]. 李星,瞿美臻,于作龍. 功能材料. 2009(11)
[9]導電劑對鋰離子電池性能的影響[J]. 劉露,戴永年,姚耀春. 材料導報. 2007(S1)
[10]鋰離子電池中電解液與石墨類負極活性材料的相容性[J]. 徐仲榆,范長嶺,尹篤林. 新型炭材料. 2004(04)
碩士論文
[1]鋰離子電池鎳鈷錳三元正極材料的合成與改性研究[D]. 李龍.清華大學 2012
本文編號:3586095
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