基于磷/碳复合物的锂离子电池负极材料的应用研究

发布时间：2021-04-24 16:09

　　目前,商业化锂离子电池主要采用理论比容量较低的石墨（372 mAh/g）作负极,虽其具有良好的循环性能,但难以满足人类对锂离子电池高比容量的需求。因此,探寻高容量及优异循环性能的储锂材料已成为研究热点。磷因具有高理论比容量（2596 mAh/g）及优秀倍率性能等优点,成为新型负极材料。单质磷电导率低,且金属磷化物在循环充放电时,金属颗粒团聚,均致使材料电化学性能较低。故磷／碳复合物成为锂离子电池负极材料的较优候选择。本论文围绕磷／碳复合负极材料首次不可逆比容量高和循环性能差的问题,并结合目前研究现状,对其成分、制备方法及结构进行改进和设计,主要内容如下：（1）以具有高模量及高导电性能的多壁碳纳米管（MWCNTs）和红磷（P）为原料,采用简单高效的无氧湿法高能球磨技术制备了具有无定形红磷薄层包覆MWCNTs结构的P@MWCNTs复合负极材料,并研究其电化学性能。该材料的可逆比容量高达1396.6 mAh/g,首次库伦效率约为77.94%。循环50次后,脱锂容量保持率仍为90%。在电流密度100、200、500 mA/g,甚至1000 mA/g,其可逆比容量依然分别保留1374、1252.... 

【文章来源】：天津工业大学天津市

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
学位论文的主要创新点
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 锂离子电池发展背景
    1.2 锂离子电池基础
        1.2.1 锂离子电池发展史
        1.2.2 锂离子电池的结构及工作原理
        1.2.3 锂离子电池特点
    1.3 磷基负极材料在离子电池中的研究进展
        1.3.1 磷单质
        1.3.2 磷/碳复合材料
        1.3.3 金属磷化物
    1.4 FEC对离子电池磷基负极材料性能的影响
    1.5 本论文选题背景及研究内容
第二章 实验及表征测试方法
    2.1 实验试剂和仪器设备
    2.2 材料制备方法
        2.2.1 高能球磨法
        2.2.2 喷雾干燥法
    2.3 材料的表征
        2.3.1 X射线衍射法
        2.3.2 拉曼光谱
        2.3.4 X射线光电子能谱仪
        2.3.5 场发射扫描电子电镜显微镜与能谱仪
        2.3.6 透射电子显微镜
    2.4 电极制备及电池组装
        2.4.1 电极制备
        2.4.2 扣式电池组装
    2.5 电化学性能的测试
        2.5.1 循环伏安扫描及电化学阻抗测试
        2.5.2 循环充放电测试
第三章 P@MWCNTs复合负极材料的制备及表征
    3.1 研究背景与选题思路
    3.2 材料合成及表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 复合物的结构形貌特征
        3.3.2 复合物的电化学性能
    3.4 本章小结
第四章 GE@P复合负极材料的制备及表征
    4.1 研究背景与选题思路
    4.2 材料合成及表征
        4.2.1 氧化石墨的制备
        4.2.2 GE@P负极材料的制备
        4.2.3 GE@P负极材料的表征
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 复合物的结构特征
        4.3.2 复合物的电化学性能
    4.4 本章小结
第五章 全文总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 今后工作展望
参考文献
论文和参加科研情况说明
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]红磷/碳复合材料的制备及电化学性能研究[J]. 田丽媛,姚志恒,李凤,王永龙,叶世海.  无机材料学报. 2015(06)
[2]高性能“能源衣”[J]. 裕静.  纺织装饰科技. 2014(03)
[3]钠离子储能电池关键材料[J]. 金翼,孙信,余彦,丁楚雄,陈春华,官亦标.  化学进展. 2014(04)
[4]锂离子电池磷负极材料的研究进展[J]. 徐环,陈龙,王雅东,潘牧.  电源技术. 2014(01)
[5]锂离子电池负极材料铜锌锡硫纳米颗粒的制备及其电化学性能[J]. 周文辉,赵阳,冯俊,武四新.  化学研究. 2013(04)
[6]全固态锂离子电池的研究及产业化前景[J]. 刘晋,徐俊毅,林月,李劼,赖延清,袁长福,张锦,朱凯.  化学学报. 2013(06)
[7]SnO2/石墨烯锂离子电池负极材料的制备及其电化学行为研究[J]. 虞祯君,王艳莉,邓洪贵,詹亮,杨光智,杨俊和,凌立成.  无机材料学报. 2013(05)
[8]层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的多元掺杂改性[J]. 禹筱元,胡国荣,刘业翔.  中国有色金属学报. 2010(06)

博士论文
[1]石墨烯材料的化学调控、组装及其性能研究[D]. 陈武峰.中国科学技术大学 2014



本文编号：3157659