高比能量锂离子电池硅/锗基负极材料的制备及其电化学性能研究
发布时间：2021-04-11 15:27
近年来,随着消费类电子产品、电动汽车和储能技术的飞速发展,锂离子电池的市场需求也不断增大。但是,目前商用锂离子电池的能量密度较低,无法满足未来高能量密度储能设备的要求。因此,开发高比能量的锂离子电池势在必行。采用高比容量的硅/锗基负极替代传统的低容量石墨负极(372 mAh g-1)从而减轻电池中负极材料的负载量,是制备高比能量锂离子电池的有效方法之一。硅（Si）和锗（Ge）负极是基于合金化的反应进行储锂,它们的理论比容量分别为4200mAh g-1和1625 mAh g-1。同时,硅/锗基负极的脱/嵌锂平台适中,可以避免锂枝晶的形成,保证电池的高安全性。然而,硅/锗基负极在充放电过程中存在较大的体积变化会导致活性材料的粉化和破碎,造成活性物质的利用率降低,最终致使电池的容量不断衰减和性能持续恶化。因此,通过对硅/锗基负极的微结构和组分进行优化设计从而改善其电化学性能,对于制备高比能量锂离子电池具有非常重要的意义。本论文结合了材料的纳米化、多孔化以及复合化等策略对硅/锗基复合材料进行微结构的设计,并通过对制备技术的探索来...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所)上海市
【文章页数】：242 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
011年至2017年我国新能源汽车产销量（万辆）
的是 2011~2017 年我国新能源汽车的产销情况。随着电池技术的不断革新，我国的电动汽车将会迎来一个发展的黄金时代。动力电池（电芯）是电动汽车的核心部件，直接决定电动汽车的安全性以及续航里程。近年来，世界各国为了抢占新能源汽车市场，纷纷致力于高密度动力电池的研发和生产。其中，日本松下、韩国的三星和 LG 化学公司实力强劲，占据了全球大半的市场。与此同时，我国的动力电池企业也如雨笋般不断涌现出来。其中，被称为“独角兽”的宁德时代新能源科技有限公是在 2017 年击败了日本松下成为这个行业的巨头，动力电池的出货量位居第一。同年我国新能源汽车动力电池装机总电量约 36.24 GWh，相比于 2的 28GWh，同比增长 29.4%。图 1.2 所示的是 2018 年全球汽车动力锂电池出货量排名分布图，排名前三的企业分别是宁德时代新能源科技有限公司和比亚迪股份有限公司。
使电池急剧发热甚至可能爆炸，安全性差。除此之外空气中的水和氧气反应，造成锂的加工和保存难度加大决锂金属二次电池安全性等方面的问题，在 20 世纪 80 年摇椅式电池”的模型[3, 4]。在新的电池中，使用了可嵌锂为电池负极。由于嵌锂化合物的电压要高于金属锂，可以程中的形成锂枝晶，大大提高了电池的安全性。在h 等人[5]也发现了层状的嵌锂金属氧化物 LiMO2（M=Ni、状结构和较为理想的工作电压，后来逐渐发展成为商用锂一。在 1991 年，日本索尼公司成功地开发了 C/LiCoO2体工作电压高达 3.6 V。在充放电过程中，锂离子可以在正逆地嵌入和脱出，被形象地称为是“摇椅式电池”，首次业化应用。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Si-Based Anode Materials for Li-Ion Batteries:A Mini Review[J]. Delong Ma,Zhanyi Cao,Anming Hu. Nano-Micro Letters. 2014(04)
本文编号：3131507
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所)上海市
【文章页数】：242 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
011年至2017年我国新能源汽车产销量（万辆）
的是 2011~2017 年我国新能源汽车的产销情况。随着电池技术的不断革新，我国的电动汽车将会迎来一个发展的黄金时代。动力电池（电芯）是电动汽车的核心部件，直接决定电动汽车的安全性以及续航里程。近年来，世界各国为了抢占新能源汽车市场，纷纷致力于高密度动力电池的研发和生产。其中，日本松下、韩国的三星和 LG 化学公司实力强劲，占据了全球大半的市场。与此同时，我国的动力电池企业也如雨笋般不断涌现出来。其中，被称为“独角兽”的宁德时代新能源科技有限公是在 2017 年击败了日本松下成为这个行业的巨头，动力电池的出货量位居第一。同年我国新能源汽车动力电池装机总电量约 36.24 GWh，相比于 2的 28GWh，同比增长 29.4%。图 1.2 所示的是 2018 年全球汽车动力锂电池出货量排名分布图，排名前三的企业分别是宁德时代新能源科技有限公司和比亚迪股份有限公司。
使电池急剧发热甚至可能爆炸，安全性差。除此之外空气中的水和氧气反应，造成锂的加工和保存难度加大决锂金属二次电池安全性等方面的问题，在 20 世纪 80 年摇椅式电池”的模型[3, 4]。在新的电池中，使用了可嵌锂为电池负极。由于嵌锂化合物的电压要高于金属锂，可以程中的形成锂枝晶，大大提高了电池的安全性。在h 等人[5]也发现了层状的嵌锂金属氧化物 LiMO2（M=Ni、状结构和较为理想的工作电压，后来逐渐发展成为商用锂一。在 1991 年，日本索尼公司成功地开发了 C/LiCoO2体工作电压高达 3.6 V。在充放电过程中，锂离子可以在正逆地嵌入和脱出，被形象地称为是“摇椅式电池”，首次业化应用。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Si-Based Anode Materials for Li-Ion Batteries:A Mini Review[J]. Delong Ma,Zhanyi Cao,Anming Hu. Nano-Micro Letters. 2014(04)
本文编号：3131507
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