锡氧化物-碳化钛-碳纳米纤维复合材料用作锂离子电池负极的研究
发布时间：2021-11-05 13:35
由于化石传统能源日益枯竭,诸如电动汽车这样的新能源领域正在方兴未艾发展起来,这就要求锂离子电池在未来具有更高的能量密度。锡及其氧化物因为较高的理论容量而被许多研究者确信为极具潜力的锂电负极材料。当前锡基负极材料的研究目标是克服锡基物质在充放电循环中体积的剧烈变化,改善其结构稳定性,最终实现其循环稳定性和高电流率的倍率性能的提升。本文用静电纺丝的方法将TiC纳米颗粒加入到锡氧化物/多孔碳纳米纤维（SnOx@PCNFs）中,制备SnOx@PCNFs-TiC复合材料。通过SEM、TEM、物理吸附仪、热重分析、X射线衍射、XPS、电化学测试等表征手段来研究其组成、结构与电化学性能性能。通过改变TiC纳米颗粒加入量的不同,探究TiC纳米颗粒对SnOx@PCNFs的组成、结构以及电化学性能的影响,当TiC加入量为 PVP 的 2.5%所得的 SnOx@PCNFs-TiC 2.5%在 1.OA/g 循环 1000 次的可逆放电容量为457.2mAh/g,是未加入TiC的空白对比样的152.8%,具有最好的电化学性能。可是SnOx@PCNFs-TiC 2.5%球状纳米锡析出和TiC纳米颗粒的团聚这两个...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 锂离子电池概述
1.2.1 锂离子电池的组成
1.2.2 锂离子电池的工作原理
1.2.3 锂离子电池未来的发展趋势
1.3 锂离子电池负极材料
1.3.1 碳基负极材料
1.3.2 钛基负极材料
1.3.2.1 二氧化钛
1.3.2.2 钛酸锂
1.3.2.3 碳化钛
1.3.3 硅基负极材料
1.3.4 锡基负极材料
1.3.4.1 锡氧化物
1.3.4.2 合金化
1.3.4.3 与碳材料的复合
1.3.5 负极材料小结
1.4 静电纺丝概述
1.5 实验内容、目的和意义
1.5.1 实验目的
1.5.2 实验内容
1.5.3 实验意义
第二章 实验部分
2.1 实验试剂
2.2 实验仪器
2.3 样品的物理特性表征
2.3.1 样品的形貌和结构表征
2.3.2 样品的X射线衍射表征(XRD)
2.3.3 热重分析表征
2.3.4 X射线光电子能谱表征
2.3.5 氮气吸附-脱吸附测试表征
2.4 样品的电化学表征
2.4.1 电极的制备
2.4.2 电池的组装
2.4.3 恒流充放电表征
2.4.4 伏安循环表征
2.4.5 交流阻抗表征
第三章 锡氧化物/多孔碳纳米纤维/碳化钛复合材料
3.1 SnOx@PCNFs-TiC的合成
3.2 SnOx@PCNFs-TiC的组成与形貌表征
3.3 SnOx@PCNFs-TiC的电化学表征
3.4 本章实验小结
第四章 聚多巴胺包覆的锡氧化物/多孔碳纳米纤维/碳化钛复合材料
4.1 聚多巴胺包覆思路的提出
4.2 SnOx/TiC@PCNFs@C的合成
4.3 SnOx/TiC@PCNFs@C的组成与形貌表征
4.4 SnOx/TiC@PCNFs@C的电化学表征
4.5 本章实验小结
第五章 TiC改性处理对SnOx@PCNFs-TiC电化学性能的影响
5.1 TiC纳米颗粒表面处理温度的确定
5.2 碳化钛-乙醇分散液的配置
5.3 SnOx@PCNFs-TiC T600的合成
5.4 SnOx@PCNFs-TiC T600的组成与形貌表征
5.5 SnOx@PCNFs-TiC T600的电化学性能表征
5.6 本章总结
第六章 结论
参考文献
致谢
主要研究成果
作者简介
导师简介
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池锡基负极材料研究进展[J]. 候志前,龙剑平,舒朝著. 电子元件与材料. 2018(01)
[2]Molten Salt Electrolytic Fabrication of TiC-CDC and Its Applications for Supercapacitor[J]. Chaopin Wan,Rongxia Zhang,Shulan Wang,Xuan Liu. Journal of Materials Science & Technology. 2017(08)
[3]Fe2O3/ZnFe2O4/C复合材料的制备及其电化学性能[J]. 王明,刘光跃,廖丽霞,田冬霞,陈旺,汪金莲. 材料科学与工程学报. 2016(03)
[4]锂离子电池隔膜技术进展[J]. 肖伟,巩亚群,王红,赵丽娜,刘建国,严川伟. 储能科学与技术. 2016(02)
[5]静电纺丝射流理论研究进展[J]. 张罗,谭晶,李好义,阎华,丁玉梅,杨卫民. 高分子通报. 2015(08)
[6]掺镁对纳米碳化钛制备的影响[J]. 郑卓,周大利,喻冲,胡驰,赵鑫. 钢铁钒钛. 2012(02)
博士论文
[1]高性能富锂锰基正极材料的表面重构及全电池性能分析[D]. 马磊磊.北京科技大学 2018
[2]多层次纤维结构的锡基纳米复合材料制备及其储锂性能的研究[D]. 王梦亚.浙江大学 2017
[3]一维锡基/碳纳米复合材料的多级结构设计及储锂性能研究[D]. 刘远.北京化工大学 2016
[4]石墨烯与SnO2复合物锂离子电池负极材料的制备及性能研究[D]. 刘丽来.哈尔滨工业大学 2015
[5]锂离子电池锡基负极材料制备及电化学性能研究[D]. 张建银.武汉大学 2014
硕士论文
[1]锂离子电池锡基负极材料的湿化学合成及其性能研究[D]. 刘临平.深圳大学 2017
[2]复合静电纺制备螺旋纳米纤维影响因素的研究[D]. 丁文华.东华大学 2017
[3]碳包覆混晶二氧化钛纳米管锂离子电池负极材料的制备及性能研究[D]. 袁翯.北京化工大学 2016
[4]石墨烯基二硫化锡复合材料的制备及其锂电性能的研究[D]. 唐红梨.湘潭大学 2016
[5]钛酸锂/碳纳米纤维锂离子电池负极材料的制备与性能研究[D]. 孙江曼.北京化工大学 2015
[6]锂电池负极材料LiCu合金薄膜的电沉积制备及性能研究[D]. 崔莹.哈尔滨工业大学 2013
[7]碳化钛纳米复合材料制备及其电催化性能[D]. 于瀛秀.大连理工大学 2013
本文编号：3477901
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 锂离子电池概述
1.2.1 锂离子电池的组成
1.2.2 锂离子电池的工作原理
1.2.3 锂离子电池未来的发展趋势
1.3 锂离子电池负极材料
1.3.1 碳基负极材料
1.3.2 钛基负极材料
1.3.2.1 二氧化钛
1.3.2.2 钛酸锂
1.3.2.3 碳化钛
1.3.3 硅基负极材料
1.3.4 锡基负极材料
1.3.4.1 锡氧化物
1.3.4.2 合金化
1.3.4.3 与碳材料的复合
1.3.5 负极材料小结
1.4 静电纺丝概述
1.5 实验内容、目的和意义
1.5.1 实验目的
1.5.2 实验内容
1.5.3 实验意义
第二章 实验部分
2.1 实验试剂
2.2 实验仪器
2.3 样品的物理特性表征
2.3.1 样品的形貌和结构表征
2.3.2 样品的X射线衍射表征(XRD)
2.3.3 热重分析表征
2.3.4 X射线光电子能谱表征
2.3.5 氮气吸附-脱吸附测试表征
2.4 样品的电化学表征
2.4.1 电极的制备
2.4.2 电池的组装
2.4.3 恒流充放电表征
2.4.4 伏安循环表征
2.4.5 交流阻抗表征
第三章 锡氧化物/多孔碳纳米纤维/碳化钛复合材料
3.1 SnOx@PCNFs-TiC的合成
3.2 SnOx@PCNFs-TiC的组成与形貌表征
3.3 SnOx@PCNFs-TiC的电化学表征
3.4 本章实验小结
第四章 聚多巴胺包覆的锡氧化物/多孔碳纳米纤维/碳化钛复合材料
4.1 聚多巴胺包覆思路的提出
4.2 SnOx/TiC@PCNFs@C的合成
4.3 SnOx/TiC@PCNFs@C的组成与形貌表征
4.4 SnOx/TiC@PCNFs@C的电化学表征
4.5 本章实验小结
第五章 TiC改性处理对SnOx@PCNFs-TiC电化学性能的影响
5.1 TiC纳米颗粒表面处理温度的确定
5.2 碳化钛-乙醇分散液的配置
5.3 SnOx@PCNFs-TiC T600的合成
5.4 SnOx@PCNFs-TiC T600的组成与形貌表征
5.5 SnOx@PCNFs-TiC T600的电化学性能表征
5.6 本章总结
第六章 结论
参考文献
致谢
主要研究成果
作者简介
导师简介
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池锡基负极材料研究进展[J]. 候志前,龙剑平,舒朝著. 电子元件与材料. 2018(01)
[2]Molten Salt Electrolytic Fabrication of TiC-CDC and Its Applications for Supercapacitor[J]. Chaopin Wan,Rongxia Zhang,Shulan Wang,Xuan Liu. Journal of Materials Science & Technology. 2017(08)
[3]Fe2O3/ZnFe2O4/C复合材料的制备及其电化学性能[J]. 王明,刘光跃,廖丽霞,田冬霞,陈旺,汪金莲. 材料科学与工程学报. 2016(03)
[4]锂离子电池隔膜技术进展[J]. 肖伟,巩亚群,王红,赵丽娜,刘建国,严川伟. 储能科学与技术. 2016(02)
[5]静电纺丝射流理论研究进展[J]. 张罗,谭晶,李好义,阎华,丁玉梅,杨卫民. 高分子通报. 2015(08)
[6]掺镁对纳米碳化钛制备的影响[J]. 郑卓,周大利,喻冲,胡驰,赵鑫. 钢铁钒钛. 2012(02)
博士论文
[1]高性能富锂锰基正极材料的表面重构及全电池性能分析[D]. 马磊磊.北京科技大学 2018
[2]多层次纤维结构的锡基纳米复合材料制备及其储锂性能的研究[D]. 王梦亚.浙江大学 2017
[3]一维锡基/碳纳米复合材料的多级结构设计及储锂性能研究[D]. 刘远.北京化工大学 2016
[4]石墨烯与SnO2复合物锂离子电池负极材料的制备及性能研究[D]. 刘丽来.哈尔滨工业大学 2015
[5]锂离子电池锡基负极材料制备及电化学性能研究[D]. 张建银.武汉大学 2014
硕士论文
[1]锂离子电池锡基负极材料的湿化学合成及其性能研究[D]. 刘临平.深圳大学 2017
[2]复合静电纺制备螺旋纳米纤维影响因素的研究[D]. 丁文华.东华大学 2017
[3]碳包覆混晶二氧化钛纳米管锂离子电池负极材料的制备及性能研究[D]. 袁翯.北京化工大学 2016
[4]石墨烯基二硫化锡复合材料的制备及其锂电性能的研究[D]. 唐红梨.湘潭大学 2016
[5]钛酸锂/碳纳米纤维锂离子电池负极材料的制备与性能研究[D]. 孙江曼.北京化工大学 2015
[6]锂电池负极材料LiCu合金薄膜的电沉积制备及性能研究[D]. 崔莹.哈尔滨工业大学 2013
[7]碳化钛纳米复合材料制备及其电催化性能[D]. 于瀛秀.大连理工大学 2013
本文编号：3477901
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