锂离子电池铁基氧化物负极材料的合成及电化学性能研究

发布时间：2021-05-23 00:07

　　以燃烧技术为基础的常规能源因肆意开发和不合理使用,带来的能源紧缺和生态破坏等问题日渐严重,因此,风能、太阳能和潮汐能等可再生的绿色新能源应运而生。针对这些新能源间歇性的缺点,锂离子电池（LIBs）因为其优异的能量储存和转换性能备受青睐。随着科技的进步,尤其是混合动力汽车等新型产业的不断发展,对LIBs的性能提出了更高要求。目前商业化LIBs的负极材料是石墨,虽然其具有工作电压低、结构稳定的特点,但因其比容量较低(372 mAh g^-1)限制了LIBs的广泛使用。因此,科研人员正在努力寻找能够取代石墨并能提供更高容量和安全性的负极材料。近年来,铁基氧化物因其在自然界中储量丰富、绿色无污染、安全可靠和理论比容量较高等优点受到众多企业及科研人员的关注。然而铁基材料依然存在很多没有被克服的缺陷,如材料自身导电性较差以及在循环过程中由体积变化导致的结构损坏等,使得电池的电化学性能较差,从而限制了其更深层次的开发与应用。大量研究结果表明,纳米化、掺杂碳材料、多种金属氧化物复合等方法都是可以改善材料性能的有效手段。若能将几种方法结合,相互取长补短,则有望进一步提高材料性能。基于... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 锂离子电池简介
        1.2.1 锂离子电池的发展
        1.2.2 锂离子电池构成及分类
        1.2.3 锂离子电池工作原理
        1.2.4 锂离子电池的优势和缺点
    1.3 锂离子电池负极材料
        1.3.1 嵌入型负极材料
        1.3.2 合金化型负极材料
        1.3.3 转化型负极材料
    1.4 铁基氧化物及其复合物负极的研究进展
        1.4.1 Fe_2O_3 材料的合成方法
        1.4.2 Fe_2O_3 材料的改性
        1.4.3 合理选择粘结剂
    1.5 本文选题依据和研究内容
第2章 实验部分
    2.1 化学药品及实验仪器
        2.1.1 化学药品
        2.1.2 实验仪器
    2.2 材料的表征
        2.2.1 X射线衍射分析
        2.2.2 热重分析
        2.2.3 X射线光电子能谱分析
        2.2.4 扫描电子显微镜
        2.2.5 透射电子显微镜
    2.3 电极片的制备及电池的组装
        2.3.1 电极片的制备
        2.3.2 电池的组装
    2.4 电化学性能测试
        2.4.1 充放电性能测试
        2.4.2 循环伏安测试
        2.4.3 交流阻抗测试
第3章 米粒状Fe_2O_3@C@Mn_3O_4 复合材料的设计、制备及电化学性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 米粒状Fe_2O_3 及其复合材料的制备
        3.2.2 电池的组装和测试条件
    3.3 物理性能表征
        3.3.1 X射线衍射图谱分析
        3.3.2 热重分析
        3.3.3 X射线光电子能谱分析
        3.3.4 扫描电镜分析
        3.3.5 透射电镜分析
    3.4 电化学性能测试
        3.4.1 循环伏安测试
        3.4.2 恒流充放电测试
        3.4.3 循环性能测试
        3.4.4 倍率性能测试
        3.4.5 交流阻抗测试
        3.4.6 循环后电极片扫描电镜和透射电镜分析
    3.5 本章小结
第4章 Fe_2O_3/MoS2/rGO复合材料的制备与电化学性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 Fe_2O_3/MoS2/rGO复合材料及其对比材料的制备
        4.2.2 电极的制备和电化学性能测试
    4.3 物理性能表征
        4.3.1 X射线衍射图谱分析
        4.3.2 X射线光电子能谱分析
        4.3.3 扫描电镜分析
        4.3.4 透射电镜分析
    4.4 电化学性能测试
        4.4.1 循环伏安测试
        4.4.2 恒流充放电测试
        4.4.3 循环性能测试
        4.4.4 倍率性能测试
        4.4.5 交流阻抗测试
        4.4.6 循环后电极片扫描电镜分析
    4.5 本章小结
第5章 全文总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 展望
参考文献
作者简介及科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池隔膜研究进展[J]. 吴大勇,刘昌炎.  新材料产业. 2006(09)
[2]锂离子电池的应用开发[J]. 赵健,杨维芝,赵佳明.  电池工业. 2000(01)

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：3201904