本文關(guān)鍵詞：改性中間相碳微球的電化學(xué)性能研究

  更多相關(guān)文章： 中間相碳微球 改性 鋰離子電池 負(fù)極材料 電化學(xué)性能

【摘要】：中間相碳微球是一種目前被廣泛應(yīng)用的鋰離子電池負(fù)極材料,但是隨著數(shù)碼產(chǎn)品的更新?lián)Q代以及鋰電池電動(dòng)汽車(chē)的出現(xiàn),中間相碳微球的比容量已經(jīng)難以滿足這些產(chǎn)品的能量需求,提升現(xiàn)有負(fù)極材料的比容量,是解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵。本文以中間相碳微球?yàn)樵?通過(guò)氧化改性、負(fù)載SnO2納米棒和氮摻雜這三種改性方式來(lái)提升MCMB的充放電比容量,研究其電化學(xué)性能。本課題通過(guò)Hummers法來(lái)對(duì)中間相碳微球進(jìn)行了氧化,并采用兩種方式對(duì)氧化后的MCMB進(jìn)行了熱膨脹處理,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,氧化改性后的MCMB呈現(xiàn)出海綿狀結(jié)構(gòu),在充放電過(guò)程中比容量明顯增加,其中,1050-OMCMB樣品的比容量增加最多,首次循環(huán)的可逆比容量高達(dá)852 mAh/g,50次循環(huán)后,比容量仍能保持在450 mAh/g以上。本課題通過(guò)水熱生長(zhǎng)法在MCMB表面負(fù)載了SnO2納米棒,得到了一種海膽狀復(fù)合材料,該復(fù)合材料的比容量最高可以達(dá)到616.5mAh/g。此外,本課題研究了不同反應(yīng)條件對(duì)MCMB/SnO2復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響,當(dāng)水熱反應(yīng)時(shí)的反應(yīng)濃度和反應(yīng)時(shí)間增加時(shí),MCMB/SnO2復(fù)合材料中SnO2納米棒的直徑和長(zhǎng)度都有所增加,同時(shí),反應(yīng)濃度和時(shí)間的增加會(huì)使樣品比容量的增加,但是也會(huì)導(dǎo)致其循環(huán)性能的下降。采用石墨烯對(duì)MCMB/SnO2復(fù)合材料進(jìn)行包覆可以明顯提升樣品的循環(huán)性能,50次循環(huán)后,石墨烯包覆MCMB/SnO2樣品的比容量仍能達(dá)到400mAh/g左右。在對(duì)中間相碳微球進(jìn)行氮摻雜時(shí),本課題分別采用三聚氰胺和氨氣作為氮源,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得知,N元素在樣品中主要以吡咯型N、吡啶型N和N取代的石墨化結(jié)構(gòu)三種形式摻雜到MCMB中,其中,采用氨氣作為氮源的NR-OMCMB-2樣品的電化學(xué)性能更好,相比原始MCMB,其比容量提升了50mAh/g左右,而且隨著循環(huán)次數(shù)的增加,其比容量基本沒(méi)有衰減。
【關(guān)鍵詞】：中間相碳微球 改性 鋰離子電池 負(fù)極材料 電化學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM912
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 緒論15-29
• 1.1 引言15
• 1.2 鋰離子電池15-18
• 1.2.1 鋰離子電池工作原理16-17
• 1.2.2 鋰離子電池正極材料17
• 1.2.3 鋰離子電池負(fù)極材料17
• 1.2.4 鋰離子電池電解液17-18
• 1.3 中間相碳微球18-22
• 1.3.1 中間相碳微球的發(fā)展歷程18-19
• 1.3.2 中間相碳微球的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)19-20
• 1.3.3 中間相碳微球的制備20
• 1.3.4 中間相碳微球的應(yīng)用20-21
• 1.3.5 中間相碳微球在鋰離子電池中的應(yīng)用21-22
• 1.4 改性中間相碳微球的研究現(xiàn)狀22-27
• 1.4.1 氧化改性22-23
• 1.4.2. 熱處理23-24
• 1.4.3. 包覆改性24-25
• 1.4.4. 摻雜改性25-27
• 1.5 論文選題的目的和意義27-28
• 1.6 本課題的主要研究?jī)?nèi)容28-29
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分29-37
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器29-31
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料29-30
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器30-31
• 2.2 樣品制備31-32
• 2.3 鋰離子電池的極片制備與組裝32-34
• 2.4 表征與測(cè)試方法34-37
• 2.4.1 掃描電鏡分析(SEM)34
• 2.4.2 X射線衍射分析(XRD)34
• 2.4.3 X射線光電子能譜測(cè)試(XPS)34
• 2.4.5 充放電性能測(cè)試34-35
• 2.4.6 循環(huán)伏安測(cè)試(CV)35-36
• 2.4.7 交流阻抗測(cè)試(EIS)36-37
• 第三章 氧化改性中間相碳微球及其電化學(xué)性能研究37-55
• 3.1 前言37
• 3.2 氧化改性MCMB樣品的制備37-38
• 3.3 氧化改性MCMB的微觀形貌及結(jié)構(gòu)分析38-42
• 3.3.1 氧化改性MCMB的掃描電鏡(SEM)表征38-41
• 3.3.2 氧化改性MCMB的XRD光譜分析41-42
• 3.4 氧化改性后MCMB的電化學(xué)性能42-53
• 3.4.1 純MCMB樣品的電化學(xué)性能42-45
• 3.4.2 氧化改性MCMB的電化學(xué)性能45-53
• 3.5 本章小節(jié)53-55
• 第四章 中間相碳微球/二氧化錫海膽狀復(fù)合材料制備及其電化學(xué)性能研究55-81
• 4.1 前言55-56
• 4.2 中間相碳微球/二氧化錫海膽狀復(fù)合材料的制備56-57
• 4.3 中間相碳微球/二氧化錫海膽狀復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)和形貌表征57-58
• 4.4 中間相碳微球/二氧化錫海膽狀復(fù)合材料的電化學(xué)性能58-64
• 4.4.1 中間相碳微球/二氧化錫海膽狀復(fù)合材料的循環(huán)性能59-60
• 4.4.2 中間相碳微球/二氧化錫海膽狀復(fù)合材料的首三次充放電性能60
• 4.4.3 中間相碳微球/二氧化錫海膽狀復(fù)合材料的倍率性能測(cè)試60-62
• 4.4.4 中間相碳微球/二氧化錫海膽狀復(fù)合材料的循環(huán)伏安測(cè)試62-63
• 4.4.5 中間相碳微球/二氧化錫海膽狀復(fù)合材料的交流阻抗測(cè)試63-64
• 4.5 不同反應(yīng)濃度及反應(yīng)時(shí)間對(duì)中間相碳微球/二氧化錫復(fù)合材料的微觀形貌和電化學(xué)性能影響64-73
• 4.5.1 不同反應(yīng)濃度及反應(yīng)時(shí)間對(duì)MCMB/SnO_2微觀形貌的影響64-67
• 4.5.2 不同反應(yīng)濃度及反應(yīng)時(shí)間對(duì)MCMB/SnO_2電化學(xué)性能的影響67-73
• 4.6 石墨烯包覆MCMB/SnO_2復(fù)合材料的微觀形貌及電化學(xué)性能73-80
• 4.6.1 石墨烯包覆MCMB/SnO_2復(fù)合材料的制備73-74
• 4.6.2 石墨烯包覆MCMB/SnO_2復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)74-76
• 4.6.3 石墨烯包覆MCMB/SnO_2的電化學(xué)性能76-80
• 4.7 本章小結(jié)80-81
• 第五章 氮摻雜MCMB的電化學(xué)性能研究81-93
• 5.1 前言81
• 5.2 氮摻雜MCMB樣品的制備81-82
• 5.3 氮摻雜MCMB的微觀結(jié)構(gòu)和表面形貌82-85
• 5.4 氮摻雜MCMB的電化學(xué)性能研究85-92
• 5.4.1 氮摻雜MCMB的循環(huán)穩(wěn)定性85-86
• 5.4.2 氮摻雜MCMB的首三次充放電性能86
• 5.4.3 氮摻雜MCMB的倍率性能86-90
• 5.4.4 氮摻雜MCMB的交流阻抗測(cè)試90-91
• 5.4.5 氮摻雜MCMB的循環(huán)伏安測(cè)試91-92
• 5.5 本章小結(jié)92-93
• 第六章 結(jié)論93-95
• 參考文獻(xiàn)95-101
• 致謝101-103
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文103-104
• 作者及導(dǎo)師簡(jiǎn)介104-106
• 附件106-107

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 章頌云,宋懷河,陳曉紅;中間相瀝青炭微球的嵌鋰模型[J];電源技術(shù);2002年03期

2 霍文敏;邢凡彬;;鋰離子電池負(fù)極材料中間相炭微球的改性[J];化工科技市場(chǎng);2010年04期

3 宋懷河,陳曉紅,章頌云,高燕;中間相瀝青炭微球及其在鋰離子二次電池方面的應(yīng)用[J];炭素技術(shù);2002年01期

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本文編號(hào)：648586