基于电镀硅的柔性复合材料制备及其储锂性能研究
发布时间：2021-10-08 13:35
柔性电子产品是电子产品最具前景的发展方向之一,但由于传统电池往往不能承受弯曲、折叠等操作,严重限制了柔性电子产品的发展。本论文采用电沉积法制备了柔性三维硅/碳纳米管纸复合负极材料（Si/CNTs）,重点研究了该复合电极的形貌、成分、力学等特性以及作为锂离子电池负极的储锂性能,探索了柔性复合负极在充放电过程中充放电行为及电极材料的变化规律,并进一步组装成柔性半电池。本论文主要结果如下:（1）以柔性的三维碳纳米管纸为导电基底,采取低成本的恒电流电沉积法制备柔性Si/CNTs复合负极材料,得到一种超薄、质轻、无粘结剂及独立支撑的柔性复合负极。结果表明,该复合电极保持了三维碳纳米管的多孔结构,硅沉积物牢牢地粘附在碳纳米管管壁之上;力学性能测试表明Si/CNTs电极具有良好的柔性,可以承受重复的弯曲和扭曲而不被破坏。（2）将上述柔性复合材料组成纽扣电池并进行电化学性能测试。测试结果表明:电沉积的硅是主要的活性材料;通过调控电沉积硅层的质量,可以有效提升复合电极的体积比容量。当硅负载量为2.3mg cm-2的电极在200mA g-1条件下,其体积比容量为...
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
各种圆柱型锂离）纽扣锂离种锂离子电池子电池；（b子电池；（d池的结构示意
和钴面体作用但是体位并嵌之负总钴酸锂（钴离子（Co体位置时，用力结合的是不会破坏位置脱嵌，嵌入石墨的（刘景，20极：6C总反应：6CLiCoO2）为o3+）交替填层状结构不的，Li+在石坏石墨的层状伴随着 Co层间，电子002）。C + xLi++ xeC + LiCoO2为典型的层填充在由氧不会被破坏墨层间的嵌状结构。如o3+被氧化成子同时经外e- 充电放电LixC 充电放电Li1-xCo层状结构，氧离子构成的坏。而碳负极嵌入或脱嵌如图 1-2 所成 Co4+。脱外电路到达石6oO2+ LixC6氧离子作立的八面体空极（石墨）嵌虽然会引起所示，充电时嵌的 Li+进石墨负极以（（立方紧密堆空隙中。当的层间本就起石墨片层时，Li+从层进入电解液通以使电荷保持1-2）1-3）堆积，锂离子Li+嵌入或就是依靠分层之间的间层状结构中通过隔膜到持平衡；放子（Li+）或嵌脱八分子间的距增大，中的八面到达负极放电则反
1.2穿戴201比如201对于池的在重至可热点2 柔性锂柔性电子戴设备、智5；Stoppa如谷歌公司5；史菁菁于这些前沿的涂覆和组重复弯折过可能会将隔点方向（Sto中锂离子电池子产品或器件能纺织品、M，2014；推出的智能菁，2016）。沿产品，传统组装工艺决定过程中会造成膜刺穿，导oppa M，2中国地质大学池简介件是电子产可弯曲手Zhou G，能眼镜、苹柔性电子统锂离子电定了传统的成电极材料导致电池短014；李学学（北京）工产品最具有潜手机（如图2014）。许苹果公司提出子产品具有可电池无法满足的锂离子电池料从刚性集流短路。所以柔通，2015；工程硕士学位潜力和吸引1-3 所示）许多公司已出的 IPhone可重复弯曲足上述的要池是刚性的流体上脱落柔性电池的闻雷，20位论文引力的发展方等等（Hu已经开发出部e Procare 概曲、折叠、拉要求，这是因的，不具备可落或剥落而影的研究与开发015）。方向之一，u L，2011a部分柔性电概念机等等拉伸、扭曲因为目前锂可弯折等柔影响电池性发正成为一诸如可；Pu X，电子产品，（Pu X，曲等特性，锂离子电柔性特性。性能，甚一个新的
【参考文献】：
期刊论文
[1]3D打印柔性可穿戴锂离子电池[J]. 王一博,赵九蓬. 材料工程. 2018(03)
[2]柔性电池的最新研究进展[J]. 史菁菁,郭星,陈人杰,吴锋. 化学进展. 2016(04)
[3]硅负极的应用技术研究进展[J]. 陈瑶,吕豪杰,石先兴. 电源技术. 2016(03)
[4]柔性电子器件的应用、结构、力学及展望[J]. 李学通,仝洪月,赵越,杜凤山. 力学与实践. 2015(03)
[5]碳纳米管材料和碳纳米管纸[J]. 黄鸿,黄鲲. 中华纸业. 2015(06)
[6]石墨烯在柔性锂离子电池中的应用及前景[J]. 闻雷,陈静,罗洪泽,李峰. 科学通报. 2015(07)
[7]柔性电池研发进展[J]. 刘春娜. 电源技术. 2014(12)
[8]Si-Based Anode Materials for Li-Ion Batteries:A Mini Review[J]. Delong Ma,Zhanyi Cao,Anming Hu. Nano-Micro Letters. 2014(04)
[9]碳纳米管与石墨烯在储能电池中的应用[J]. 李健,官亦标,傅凯,苏岳锋,包丽颖,吴锋. 化学进展. 2014(07)
[10]锂离子电池硅负极材料衰退机理的研究进展[J]. 马增胜,周益春,刘军,薛冬峰,杨庆生,潘勇. 力学进展. 2013(05)
博士论文
[1]高功率柔性锂离子电池电极材料的制备及其性能研究[D]. 李娜.中国科学技术大学 2013
硕士论文
[1]碳纳米管/石墨烯杂化材料的制备与研究[D]. 郏余晨.江南大学 2013
[2]锂离子电池硅负极材料制备及其循环稳定性能研究[D]. 汤红.河北科技大学 2012
[3]高密度高热导定向碳纳米管纸的制备和性能测量研究[D]. 张凌.清华大学 2012
本文编号：3424268
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
各种圆柱型锂离）纽扣锂离种锂离子电池子电池；（b子电池；（d池的结构示意
和钴面体作用但是体位并嵌之负总钴酸锂（钴离子（Co体位置时，用力结合的是不会破坏位置脱嵌，嵌入石墨的（刘景，20极：6C总反应：6CLiCoO2）为o3+）交替填层状结构不的，Li+在石坏石墨的层状伴随着 Co层间，电子002）。C + xLi++ xeC + LiCoO2为典型的层填充在由氧不会被破坏墨层间的嵌状结构。如o3+被氧化成子同时经外e- 充电放电LixC 充电放电Li1-xCo层状结构，氧离子构成的坏。而碳负极嵌入或脱嵌如图 1-2 所成 Co4+。脱外电路到达石6oO2+ LixC6氧离子作立的八面体空极（石墨）嵌虽然会引起所示，充电时嵌的 Li+进石墨负极以（（立方紧密堆空隙中。当的层间本就起石墨片层时，Li+从层进入电解液通以使电荷保持1-2）1-3）堆积，锂离子Li+嵌入或就是依靠分层之间的间层状结构中通过隔膜到持平衡；放子（Li+）或嵌脱八分子间的距增大，中的八面到达负极放电则反
1.2穿戴201比如201对于池的在重至可热点2 柔性锂柔性电子戴设备、智5；Stoppa如谷歌公司5；史菁菁于这些前沿的涂覆和组重复弯折过可能会将隔点方向（Sto中锂离子电池子产品或器件能纺织品、M，2014；推出的智能菁，2016）。沿产品，传统组装工艺决定过程中会造成膜刺穿，导oppa M，2中国地质大学池简介件是电子产可弯曲手Zhou G，能眼镜、苹柔性电子统锂离子电定了传统的成电极材料导致电池短014；李学学（北京）工产品最具有潜手机（如图2014）。许苹果公司提出子产品具有可电池无法满足的锂离子电池料从刚性集流短路。所以柔通，2015；工程硕士学位潜力和吸引1-3 所示）许多公司已出的 IPhone可重复弯曲足上述的要池是刚性的流体上脱落柔性电池的闻雷，20位论文引力的发展方等等（Hu已经开发出部e Procare 概曲、折叠、拉要求，这是因的，不具备可落或剥落而影的研究与开发015）。方向之一，u L，2011a部分柔性电概念机等等拉伸、扭曲因为目前锂可弯折等柔影响电池性发正成为一诸如可；Pu X，电子产品，（Pu X，曲等特性，锂离子电柔性特性。性能，甚一个新的
【参考文献】：
期刊论文
[1]3D打印柔性可穿戴锂离子电池[J]. 王一博,赵九蓬. 材料工程. 2018(03)
[2]柔性电池的最新研究进展[J]. 史菁菁,郭星,陈人杰,吴锋. 化学进展. 2016(04)
[3]硅负极的应用技术研究进展[J]. 陈瑶,吕豪杰,石先兴. 电源技术. 2016(03)
[4]柔性电子器件的应用、结构、力学及展望[J]. 李学通,仝洪月,赵越,杜凤山. 力学与实践. 2015(03)
[5]碳纳米管材料和碳纳米管纸[J]. 黄鸿,黄鲲. 中华纸业. 2015(06)
[6]石墨烯在柔性锂离子电池中的应用及前景[J]. 闻雷,陈静,罗洪泽,李峰. 科学通报. 2015(07)
[7]柔性电池研发进展[J]. 刘春娜. 电源技术. 2014(12)
[8]Si-Based Anode Materials for Li-Ion Batteries:A Mini Review[J]. Delong Ma,Zhanyi Cao,Anming Hu. Nano-Micro Letters. 2014(04)
[9]碳纳米管与石墨烯在储能电池中的应用[J]. 李健,官亦标,傅凯,苏岳锋,包丽颖,吴锋. 化学进展. 2014(07)
[10]锂离子电池硅负极材料衰退机理的研究进展[J]. 马增胜,周益春,刘军,薛冬峰,杨庆生,潘勇. 力学进展. 2013(05)
博士论文
[1]高功率柔性锂离子电池电极材料的制备及其性能研究[D]. 李娜.中国科学技术大学 2013
硕士论文
[1]碳纳米管/石墨烯杂化材料的制备与研究[D]. 郏余晨.江南大学 2013
[2]锂离子电池硅负极材料制备及其循环稳定性能研究[D]. 汤红.河北科技大学 2012
[3]高密度高热导定向碳纳米管纸的制备和性能测量研究[D]. 张凌.清华大学 2012
本文编号：3424268
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