碳材料是一種擁有良好發(fā)展?jié)摿Φ呢?fù)極材料,它具有原料豐富、價(jià)格低廉、熱穩(wěn)定性強(qiáng)、安全性能高、比表面積較大等優(yōu)勢(shì)。本論文通過(guò)高溫?zé)岱纸庥衩捉斩�、花生殼、核桃殼、橘皮和柚子皮五種農(nóng)田廢棄物制備炭材料。研究結(jié)果表明不同農(nóng)田廢棄物制作的炭負(fù)極材料具有明顯的電化學(xué)性能差異,以玉米秸稈為原料經(jīng)高溫?zé)峤夂笾苽涞奶炕镓?fù)極材料為片層狀無(wú)定形炭具有更好的電化學(xué)性能,并以此為炭源通過(guò)高溫固相法合成了Mn O(X%)@C(X=10、30、50、70、90)負(fù)極材料、Fex Oy(X%)/C(X=10、30、50、70)負(fù)極材料以及Zn Cl2活化的炭負(fù)極材料。采用玉米秸稈為炭源,以四水乙酸錳(Mn C4H6O4·4H2O)為主要材料通過(guò)高溫固相法制備了Mn O(X%)@C(X=10、30、50、70、90)負(fù)極材料。主要考察了Mn O的不同用量對(duì)Mn O(X%)@C負(fù)極材料的電化學(xué)性能所產(chǎn)生的作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明未加Mn O的炭負(fù)極材料比容量較低,隨著Mn O的用量逐漸增加,Mn O(X%)@C負(fù)極材料在不同倍率下的比容量大致上逐漸增大。這說(shuō)明加入Mn O能使炭負(fù)極材料的比容量明顯提升越高。XRD分析結(jié)果表明:合成的負(fù)極材料為Mn O晶體和炭化物的復(fù)合物。分別采用玉米秸稈、核桃殼高溫?zé)峤夂笏玫奶炕镒鳛樘吭?Zn Cl2作為活化物質(zhì),通過(guò)高溫固相法制備CZn Cl2(X%)負(fù)極材料。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,Zn Cl2的用量越高,制備得到的炭負(fù)極材料的電化學(xué)性能越好,其中CZn Cl2(40%)負(fù)極材料具有較高的比容量、良好的倍率性能、優(yōu)秀的循環(huán)穩(wěn)定性、最小的電荷轉(zhuǎn)移電阻和Warburg電阻(Zw)。以玉米秸稈為炭源,加入不同用量的檸檬酸鐵(Fe C6H5O7·5H2O),并通過(guò)高溫固相法制備Fex Oy(X%)/C(X=10、30、50、70)負(fù)極材料,考察Fex Oy用量對(duì)Fex Oy(X%)/C負(fù)極材料的電化學(xué)性能的影響。電化學(xué)性能分析表明:隨著Fex Oy用量增大,相應(yīng)負(fù)極材料的容量保持率慢慢增高、不同倍率下的放電比容量慢慢增大,由此可說(shuō)明Fex Oy適合用作鋰離子電池負(fù)極材料。XRD分析結(jié)果表明:合成的負(fù)極材料為鐵氧化物和炭化物的復(fù)合物。
【學(xué)位單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：X712;TM912
【部分圖文】：

化合物的電極材料。其中我們常見的有石墨、碳纖維和一些重要的金屬氧化物等。（3）電解液采用 LiPF6的碳酸乙烯酯（EC）、碳酸甲乙酯（EMC）和碳酸二甲酯（DMC）溶液（EC、EMC 和 DMC 的體積比為 1:1:1）。（4）隔膜采用聚烯微多孔膜。如 PE、PP 或復(fù)合膜，特別要提的是 PP/PE/PP三層隔膜不但熔點(diǎn)較小，并且擁有很強(qiáng)的抗穿刺能力，從而產(chǎn)生熱保險(xiǎn)的功能。（5）一般情況下，我們的外殼會(huì)使用鋼或者鋁材料，蓋體零件和配件也有一定的防爆斷電等優(yōu)良的功能。以 LiCoO2為正極材料，石墨為負(fù)極材料舉例，發(fā)生如下電極反應(yīng)：正極： 極： 5充電放電極t： 5 + 極 + Rt負(fù)極：6C 極 + Rt充電放電極 ：6總反應(yīng)： 極： 5 +6C充電放電極t： 5 + 極 ：6

3.3.1 炭負(fù)極材料的電化學(xué)性能的研究3.3.1.1 炭源樣品的炭用量分析不同炭源樣品在煅燒前后質(zhì)量大大減少，這是由于有機(jī)炭源在高溫下進(jìn)行分解，分解為相關(guān)氣體，以氣體的形式跑掉了，從而質(zhì)量發(fā)生很大變化。本章中炭用量的計(jì)算公式為：C%=m2/m1×100%，其中 m1、m2 分別為煅燒前和煅燒后的質(zhì)量，具體數(shù)據(jù)如表 2.1 所示，玉米秸稈的炭用量最高，柚子皮的炭用量最低。表 3.1 不同炭樣品的炭用量炭化物 m1/g m2/g C 用量C1（核桃殼） 1 0.27 27%C2（花生殼） 1 0.24 24%C3（玉米秸稈） 1 0.29 29%C4（橘皮） 1 0.22 22%C5（柚子皮） 1 0.20 20%3.3.1.2 不同炭負(fù)極材料的充放電性能分析

由農(nóng)田廢棄物制備炭基鋰電池負(fù)極材料性能研究（玉米秸稈）的不可逆容量損失率最小，可逆比容量最高；C1（核桃殼）的放電比容量最高；C4（橘皮）、C5（柚子皮）相比于 C1（核桃殼）、C2（殼）其首次放電比容量和充電比容量都最低。這表明不同樣品制備的炭材料能有明顯差異。圖 3.1b 為樣品在 0.1C 倍率下的第二次充放電曲線圖，從圖 可明顯看出樣品 C3（玉米秸稈）的充電比容量高，C1（核桃殼）次之。綜合樣品的充放電比容量和樣品的容量損失率，樣品 C3（玉米秸稈）具有良好的學(xué)性能。圖 3.2 為不同樣品在不同倍率下的放電比容量圖。五個(gè)供試驗(yàn)品都是在 02C、0.5C、1C、2C、3C 和 5C 七個(gè)倍數(shù)以下依次進(jìn)行充放電測(cè)試。從 0.1C，C1、C2 以及 C3 樣品的放電比容量衰減都嚴(yán)重，之后從 1C 至 5C，放電比

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2824715