锂离子电池硅碳负极材料的制备改性及电化学性能研究

发布时间：2021-02-16 05:28

　　锂离子电池作为一种非常有希望的储能器件,目前它的能量密度仍难以满足动力汽车对锂离子电池高比能量的需求。硅基负极材料虽然具有储量丰富、安全性高、嵌锂平台电压低（<0.5 V）以及理论容量高(4200 mAhg^-1)等优点,但是,硅在锂化过程中会产生非常严重的体积效应（>300%）,致使硅材料粉碎、生成不稳定的固体电解质界面膜,从而导致电极容量快速衰减。此外,硅材料较差的导电性使其具有较差的倍率性能,这些缺点对硅基负极材料的实际应用造成很大障碍。因此,开发出具有优异电化学性能的硅基负极材料是非常有意义的。本论文以发展高性能的硅基负极为目标,通过合理设计,采用不同方法制备具有优异电化学性能的纳米硅基负极材料;利用简单镁热还原法,以廉价硅藻土为硅源制备出多孔硅,并以自制多孔硅为原料,制备出循环稳定性高的多孔硅基负极材料。具体研究内容与研究结果如下:（1）石墨烯和碳纳米管复合改性纳米硅负极材料的制备。选择纳米硅粉为研究对象,使用一种简单方法制备出氮掺杂碳包覆纳米硅分散在氮掺杂石墨烯和碳纳米管复合基体中的硅碳复合材料,并通过对纳米硅表面静电修饰,改善纳米硅团聚现象... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：145 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

硅电极材料失效机制示意图

学电源应用领域中占据最具竞争力的位置，这些与锂离密切相关，具体表现为以下几点：量密度大：锂离子电池的体积比能量和质量比能量较常如图 1-2 所示，而且通过研发新电极材料，锂离子电池高的潜力。作电压高：单个电池的额定电压为 3.7~3.8V，是镍镉或当于 3 个充电电池串联）。低温适应性强：一般能够在 248~318K 的环境下使用，料进行改进，使用温度可以达到 233~343K。环寿命长：锂离子电池一般均可达到 500 次以上循环，上，使用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池其循环寿。全性好、无记忆效应：锂离子电池负极由于使用锂离子金属锂，在充放电循环时不存在锂枝晶问题，安全性能发生在镍氢电池和镍镉电池上的记忆效应。环境友好：锂离子电池中不含铅、镉、汞等对环境有污

第 1 章 绪 论构正极材料以及以 LiMn2O4（S-LMO）和 LiNi0.5Mn1.5尖晶石型结构正极材料。负极材料主要包括碳素材料它碳类负极）、合金负极材料（锡基合金、锑基合金和硅物材料（SnO、SnO2、TiO2、CuO 和 LixFe2O3等）。池实际上是一种浓差电池，其工作原理示意图如 1-3

【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米材料的表面修饰与应用[J]. 张万忠,乔学亮,陈建国,王洪水.  化工进展. 2004(10)

博士论文
[1]硅和锗基纳米材料的合成及作为锂离子电池负极材料的研究[D]. 于敬学.浙江大学 2014



本文编号：3036251