金属有机框架改性硅负极材料的制备及电化学性能研究
发布时间：2021-03-09 22:43
负极材料是锂离子电池中不可或缺的部分,对电池的能量密度、循环寿命和安全性能等关键指标起到决定性的作用。随着锂离子电池能量密度的不断提高,传统的石墨材料(理论容量仅为372 mAh g-1)已经不能完全满足人们的需求,研究高能量密度负极材料迫在眉睫。硅基材料由于具有储量丰富、理论容量高(Li15Si4,3579 mAh g-1)以及嵌锂电位低（<0.4 V vs Li/Li+）等优点,成为研究者追逐的热点。然而,硅在脱出/嵌入锂时会发生较大的体积变化,反复的充放电过程使得硅无法调节由于体积变化所产生的应力,导致硅基材料的粉化或破裂,从而使活性物质从集流体上剥落以及电子接触失效,最终造成电池容量的迅速衰退。此外,硅的导电性差。针对上述问题,本文尝试采用高压溅射法并结合热处理制备三维分级多孔氮掺杂碳包覆硅微球复合材料;利用静电纺丝技术制备了硅/金属有机框架（ZIF-8）/聚丙烯腈（PAN）,经过热处理得到Si/C-ZIF-8/CNFs纳米纤维复合材料;通过溶胶凝胶与自模板法并结...
【文章来源】：新疆大学新疆维吾尔自治区 211工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（a）圆柱形；（b）方形；（c）扣式；（d）薄板型电池结构组成示意图
新疆大学硕士研究生学位论文极；在充电时，锂离子从正极材料中脱出，经过电解液嵌入到负极材料中，程负极材料从外电路供给得到电子；在放电时，锂离子从负极材料中脱出，过电解液，嵌入到正极材料中，此过程正极材料从外电路供给得到电子。以oO2为正极，C 为负极，其充放电过程的反应可表示为：正极：LiCoO2 Li1-xCoO2+xLi++xe-（1.1）负极：6C+xLi++xe- LixC6（1.2）总反应：LiCoO2+6C Li1-xCoO2+ LixC6（1.3）
图 1-3 插层型、转化型、合金化型材料的储能机制示意图[13]Figure 1-3 Storage mechanisms for intercalation-based, conversion reaction-based andalloying-based LIBs anode materials.1.3.2 金属氧化物基材料金属氧化物由于具有高的容量和能量密度，吸引了研究者的关注。除了钛属氧化物，其余的金属氧化物的储能机制是一种典型的转化型反应（氧化还应），与传统意义上的锂离子脱嵌过程不同，该类金属氧化物通常为岩盐结构次放电时，锂离子嵌入到金属氧化物中，形成金属单质 M（M=Fe，Co，Nn，Cu，Sn 等）和氧化锂的混合相。在金属氧化物的材料中，氧化铁具有高换效率、大的可利用性以及低的成本等优势[20]，成为金属氧化物中较为典负极材料；然而，电子导电性和循环稳定性较差，通常利用表面改性、与其料复合以及调控形貌等手段来改善其电化学性能[21]。氧化镍由于具有储量，环境友好等特点，使得其成为一种有前景的负极材料，Liu 等[22]
【参考文献】：
期刊论文
[1]硼基锂盐电解质在锂离子电池中的应用[J]. 仇卫华,阎坤,连芳,乔亚非. 化学进展. 2011(Z1)
[2]锂离子电池电极材料的研究进展[J]. 付文莉. 电源技术. 2009(09)
本文编号：3073599
【文章来源】：新疆大学新疆维吾尔自治区 211工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（a）圆柱形；（b）方形；（c）扣式；（d）薄板型电池结构组成示意图
新疆大学硕士研究生学位论文极；在充电时，锂离子从正极材料中脱出，经过电解液嵌入到负极材料中，程负极材料从外电路供给得到电子；在放电时，锂离子从负极材料中脱出，过电解液，嵌入到正极材料中，此过程正极材料从外电路供给得到电子。以oO2为正极，C 为负极，其充放电过程的反应可表示为：正极：LiCoO2 Li1-xCoO2+xLi++xe-（1.1）负极：6C+xLi++xe- LixC6（1.2）总反应：LiCoO2+6C Li1-xCoO2+ LixC6（1.3）
图 1-3 插层型、转化型、合金化型材料的储能机制示意图[13]Figure 1-3 Storage mechanisms for intercalation-based, conversion reaction-based andalloying-based LIBs anode materials.1.3.2 金属氧化物基材料金属氧化物由于具有高的容量和能量密度，吸引了研究者的关注。除了钛属氧化物，其余的金属氧化物的储能机制是一种典型的转化型反应（氧化还应），与传统意义上的锂离子脱嵌过程不同，该类金属氧化物通常为岩盐结构次放电时，锂离子嵌入到金属氧化物中，形成金属单质 M（M=Fe，Co，Nn，Cu，Sn 等）和氧化锂的混合相。在金属氧化物的材料中，氧化铁具有高换效率、大的可利用性以及低的成本等优势[20]，成为金属氧化物中较为典负极材料；然而，电子导电性和循环稳定性较差，通常利用表面改性、与其料复合以及调控形貌等手段来改善其电化学性能[21]。氧化镍由于具有储量，环境友好等特点，使得其成为一种有前景的负极材料，Liu 等[22]
【参考文献】：
期刊论文
[1]硼基锂盐电解质在锂离子电池中的应用[J]. 仇卫华,阎坤,连芳,乔亚非. 化学进展. 2011(Z1)
[2]锂离子电池电极材料的研究进展[J]. 付文莉. 电源技术. 2009(09)
本文编号：3073599
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