作為便攜式電子設備和混合動力汽車的理想電源,鋰離子電池因具有儲能密度大、開路電壓高、自放電率低、循環(huán)壽命長、安全性好等優(yōu)點受到了廣泛的關注。隨著科技的發(fā)展,人們對鋰離子電池提出了更高的要求,高能量密度的鋰離子電池逐漸成為科研工作者的重點研究對象。其中,提高鋰離子電池性能的有效途徑之一是研發(fā)高容量的電池負極材料。在眾多負極材料中,單質(zhì)磷因具有較高的理論比容量(2596 mAh g^-1)而備受國內(nèi)外科研工作者們的高度重視。然而,受制于自身較低的電子電導率和嚴重的體積膨脹問題,其儲鋰性能在循環(huán)過程中迅速惡化。為解決此問題,本文以納米磷材料作為研究對象,將其與導電性良好的碳材料進行復合后作為負極材料進行研究。采用X射線衍射(XRD),拉曼光譜(Raman),掃描電鏡(SEM)等表征技術對其結構和形貌進行了分析,通過恒流充放電測試、循環(huán)伏安分析、交流阻抗分析對其電化學性能進行了系統(tǒng)的研究。具體研究內(nèi)容如下:(1)以對環(huán)境有害且不可降解的香煙過濾嘴為碳源,結合高溫熱處理及氣相沉積法制備得到了紅磷/香煙過濾嘴基多孔炭復合材料。該復合材料表現(xiàn)出良好的循環(huán)性能和倍率性能,在100 ...

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鋰離子電池的概述
        1.2.1 鋰離子電池的發(fā)展歷史
        1.2.2 鋰離子電池的結構組成及工作原理
        1.2.3 鋰離子電池的特點
    1.3 鋰離子電池負極材料研究現(xiàn)狀
        1.3.1 碳負極材料
        1.3.2 非碳負極材料
    1.4 本論文的研究思路及研究內(nèi)容
        1.4.1 研究思路
        1.4.2 研究內(nèi)容
第二章 實驗儀器及表征測試方法
    2.1 實驗試劑和儀器設備
        2.1.1 實驗藥品與試劑
        2.1.2 實驗儀器設備
    2.2 材料的表征方法
        2.2.1 X射線衍射(XRD)
        2.2.2 拉曼光譜(Raman)
        2.2.3 掃描電子顯微鏡(SEM)和場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)
        2.2.4 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.2.5 低溫氮氣吸附/脫附測試(BET)
        2.2.6 傅立葉變換紅外光譜(FTIR)
        2.2.7 X射線光電子能譜(XPS)
    2.3 極片的制備及電池的組裝
        2.3.1 電極極片的制備
        2.3.2 紐扣電池的組裝
    2.4 電化學性能測試
        2.4.1 循環(huán)伏安測試(CV)
        2.4.2 恒流充放電測試
        2.4.3 交流阻抗測試(EIS)
第三章 紅磷/香煙過濾嘴基多孔炭復合材料的制備及其儲鋰性能研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 香煙過濾嘴基多孔炭(CPC)的制備
        3.2.2 紅磷/香煙過濾嘴基多孔炭(RP/CPC)復合材料的制備
        3.2.3 材料的結構形貌表征
        3.2.4 材料的電化學性能表征
    3.3 結果與討論
        3.3.1 紅磷/香煙過濾嘴基多孔炭(RP/CPC)復合材料的結構形貌分析
        3.3.2 紅磷/香煙過濾嘴基多孔炭(RP/CPC)復合材料的儲鋰性能研究
    3.4 本章小結
第四章 基于KOH活化法的紅磷/香煙過濾嘴基多孔炭復合材料的制備及其儲鋰性能研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 活化后的香煙過濾嘴基多孔炭(AK-C)的制備
        4.2.2 紅磷/活化后的香煙過濾嘴基多孔炭(P/AK-C)復合材料的制備
        4.2.3 材料的結構形貌表征
        4.2.4 材料的電化學性能表征
    4.3 結果與討論
        4.3.1 紅磷負載量對P/AK-C復合材料制備的影響
        4.3.2 紅磷/活化后的香煙過濾嘴基多孔炭(P/AK-C)復合材料的結構形貌分析
        4.3.3 紅磷/活化后的香煙過濾嘴基多孔炭(P/AK-C)復合材料的儲鋰性能研究
    4.4 本章小結
第五章 碳包覆的磷/石墨烯復合材料的制備及其儲鋰性能研究
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 納米黑磷的制備
        5.2.2 氧化石墨烯(GO)的制備
        5.2.3 碳包覆的磷/石墨烯復合材料前驅(qū)體(P@C/GO)的制備
        5.2.4 碳包覆的磷/石墨烯(P@C/G)復合材料的制備
        5.2.5 材料的結構形貌表征
        5.2.6 材料的電化學性能表征
    5.3 結果與討論
        5.3.1 碳包覆的磷/石墨烯(P@C/G)復合材料的結構形貌分析
        5.3.2 碳包覆的磷/石墨烯(P@C/G)復合材料的儲鋰性能研究
    5.4 本章小結
第六章 結論與展望
    6.1 研究結論
    6.2 研究創(chuàng)新點
    6.3 工作展望
致謝
參考文獻
附錄A(攻讀碩士學位期間取得的研究成果及獲獎情況)



本文編號：3761404