静电纺丝法制备3D网络结构Li 3 V 2 （PO 4 ） 3 /C电极材料及其电化学性能研究
发布时间：2022-01-02 01:39
近年来,清洁能源的开发成为了当今世界的重要主题之一,而有效的储能装置就显得尤为重要,锂离子电池凭借特有的优势,在众多储能器件中脱颖而出。磷酸钒锂（Li3V2（PO4）3）作为锂离子电池磷酸盐系中理论比容量最高的正极材料,受到了研究人员的重视。但Li3V2（PO4）3电子电导率较差,导致其倍率性能和循环性能不好,成为抑制其广泛应用的主要原因。本文采用静电纺丝法制备出免粘结剂和金属集流体的3D网络结构磷酸钒锂/碳（Li3V2（PO4）3/C）电极材料,并通过Ni掺杂进行改性,制备出了Li3V2（PO4）3/C纳米线/纳米纤维复合电极材料。通过X射线衍射（XRD）、热重（TGA）、拉曼光谱（Raman）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：77 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 Li_3V_2(PO_4)_3电池研究现状
1.2.1 Li_3V_2(PO_4)_3的结构和性质
1.2.2 Li_3V_2(PO_4)_3的充放电原理
1.2.3 Li_3V_2(PO_4)_3的国内外研究现状
1.3 3D网络结构电极的优势及进展
1.4 静电纺丝法制备 3D网络结构电极的研究进展
1.4.1 静电纺丝法概述及其影响因素
1.4.2 静电纺丝法制备 3D网络结构电极的研究进展
1.5 本论文课题的提出与主要研究内容
第二章 实验材料与研究方法
2.1 实验原料和仪器
2.2 材料物理测试及表征
2.2.1 X射线粉末衍射分析
2.2.2 热重分析
2.2.3 碳含量分析
2.2.4 拉曼光谱分析
2.2.5 比表面积分析
2.2.6 扫描电子显微镜
2.2.7 透射电子显微镜
2.3 电化学性能表征
2.3.1 循环伏安测试
2.3.2 交流阻抗测试
2.3.3 恒流充放电测试
第三章 3D网络结构Li_3V_2(PO_4)_3/C纳米纤维电极材料的制备及电化学性能研究
3.1 引言
3.2 Li_3V_2(PO_4)_3/C纳米纤维电极材料的制备
3.2.1 Li_3V_2(PO_4)_3/C纳米纤维电极材料前驱体的制备
3.2.2 Li_3V_2(PO_4)_3/C纳米纤维电极材料前驱体热处理工艺的探索
3.3 热处理工艺对Li_3V_2(PO_4)_3/C纳米纤维电极材料的理化性能影响
3.3.1 XRD分析
3.3.2 Raman分析
3.3.3 SEM分析
3.3.4 TEM分析
3.4 Li_3V_2(PO_4)_3/C纳米纤维电极材料的电化学性能分析
3.4.1 循环伏安测试
3.4.2 交流阻抗测试
3.4.3 恒流充放电测试
3.5 本章小结
第四章 3D网络结构Li_3V_2(PO_4)_3/C纳米线/纳米纤维复合电极材料制备及其电化学性能研究
4.1 引言
4.2 Ni掺杂Li_3V_2(PO_4)_3/C纳米线/纳米纤维复合电极材料的制备过程
4.3 Li_3V_2(PO_4)_3/C纳米线/纳米纤维复合电极材料的理化性能表征
4.3.1 XRD分析
4.3.2 SEM分析
4.3.3 TEM分析
4.3.4 拉曼分析
4.3.5 BET分析
4.4 不同Ni含量Li_3V_2(PO_4)_3/C复合电极材料的电化学性能分析
4.4.1 循环伏安测试及交流阻抗测试
4.4.2 恒流充放电测试
4.5 纳米线/纳米纤维复合 3D网络结构形成机理分析
4.6 本章小结
第五章 3D网络结构Li_3V_2(PO_4)_3/C∥Li_4Ti_5O_(12)全电池组装工艺探索
5.1 前言
5.2 3D网络结构Li_3V_2(PO_4)_3/C//Li_4Ti_5O_(12)全电池的制备
5.3 Li_4Ti_5O_(12)半电池的性能测试
5.3.1 Li_4Ti_5O_(12)半电池的充放电平台曲线
5.3.2 Li_4Ti_5O_(12)半电池的恒流充放电测试
5.4 Li_3V_2(PO_4)_3/C//Li_4Ti_5O_(12)全电池的性能测试
5.4.1 Li_3V_2(PO_4)_3/C//Li_4Ti_5O_(12)全电池的充放电平台曲线及交流阻抗测试
5.4.2 Li_3V_2(PO_4)_3/C//Li_4Ti_5O_(12)全电池的恒流充放电测试
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
发表论文、发明专利情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]静电自组装方法合成的具有多孔三维网络结构的Fe3O4/石墨烯复合材料作为高性能锂离子电池负极材料（英文）[J]. 刘建华,刘宾虹,李洲鹏. 物理化学学报. 2014(09)
[2]锂离子电池新型三维纳米结构负极研究进展[J]. 邢雅兰,王胜彬,张世超,王文旭. 航空学报. 2014(10)
[3]PAN基碳纤维制备过程中热处理时间对结构影响的研究[J]. 孔令强,徐樑华,赵纯. 高科技纤维与应用. 2012(02)
[4]动力锂离子电池正极材料磷酸钒锂制备方法[J]. 李月姣,洪亮,吴锋. 化学进展. 2012(01)
[5]PAN基纤维热处理过程中的时间效应[J]. 王凯,孔令强,童元建,肖士洁,徐樑华. 高分子材料科学与工程. 2010(12)
[6]锂离子电池纳微结构电极材料系列研究[J]. 郭玉国,王忠丽,吴兴隆,张伟明,万立骏. 电化学. 2010(02)
[7]三维锂离子微电池结构的研究进展[J]. 姜冬冬,秋沉沉,付延鲍,马晓华. 电池. 2010(01)
[8]磷酸钒锂正极材料的合成与性能研究[J]. 李丽,李国华,王石泉,冯传启. 无机化学学报. 2010(01)
[9]锂离子电池正极材料磷酸钒锂的掺杂[J]. 杨改,应皆荣,姜长印,高剑,万春荣. 清华大学学报(自然科学版). 2009(09)
[10]喷雾干燥碳热还原法制备Li3V2（PO4）3/C正极材料及其电化学性能[J]. 于锋,张敬杰,杨岩峰,宋广智. 无机材料学报. 2009(02)
博士论文
[1]锂/钠离子电池电极材料磷酸钒锂/钠的制备及表征[D]. 程斌.中国科学技术大学 2016
[2]锂离子电池正极材料磷酸钒锂的表面改性与应用研究[D]. 张蓉瑜.吉林大学 2016
[3]磷酸钒锂及其与磷酸铁锂复合材料制备和电化学性能研究[D]. 陈振宇.哈尔滨工业大学 2013
[4]锂离子电池正极材料磷酸钒锂及其改性研究[D]. 张露露.华中科技大学 2012
[5]静电纺丝法制备过渡金属氧化物纳米丝三维电极及其电化学性能研究[D]. 陆海纬.复旦大学 2008
硕士论文
[1]磷酸铁锂纳米纤维正极材料的静电纺丝法制备、改性及电化学性能研究[D]. 朱生文.江苏大学 2016
[2]锂离子电池正极材料磷酸钒锂的碳包覆改性研究[D]. 曹美玲.北京理工大学 2016
[3]锂离子电池正极材料磷酸钒锂的制备及性能研究[D]. 陈辉.中国矿业大学 2015
[4]锂离子电池正极材料磷酸钒锂的改性研究[D]. 周川雄.北京理工大学 2015
[5]三维导电网络结构LiFePO4/C的合成及电化学性能研究[D]. 江琼.华东理工大学 2012
本文编号：3563216
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：77 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 Li_3V_2(PO_4)_3电池研究现状
1.2.1 Li_3V_2(PO_4)_3的结构和性质
1.2.2 Li_3V_2(PO_4)_3的充放电原理
1.2.3 Li_3V_2(PO_4)_3的国内外研究现状
1.3 3D网络结构电极的优势及进展
1.4 静电纺丝法制备 3D网络结构电极的研究进展
1.4.1 静电纺丝法概述及其影响因素
1.4.2 静电纺丝法制备 3D网络结构电极的研究进展
1.5 本论文课题的提出与主要研究内容
第二章 实验材料与研究方法
2.1 实验原料和仪器
2.2 材料物理测试及表征
2.2.1 X射线粉末衍射分析
2.2.2 热重分析
2.2.3 碳含量分析
2.2.4 拉曼光谱分析
2.2.5 比表面积分析
2.2.6 扫描电子显微镜
2.2.7 透射电子显微镜
2.3 电化学性能表征
2.3.1 循环伏安测试
2.3.2 交流阻抗测试
2.3.3 恒流充放电测试
第三章 3D网络结构Li_3V_2(PO_4)_3/C纳米纤维电极材料的制备及电化学性能研究
3.1 引言
3.2 Li_3V_2(PO_4)_3/C纳米纤维电极材料的制备
3.2.1 Li_3V_2(PO_4)_3/C纳米纤维电极材料前驱体的制备
3.2.2 Li_3V_2(PO_4)_3/C纳米纤维电极材料前驱体热处理工艺的探索
3.3 热处理工艺对Li_3V_2(PO_4)_3/C纳米纤维电极材料的理化性能影响
3.3.1 XRD分析
3.3.2 Raman分析
3.3.3 SEM分析
3.3.4 TEM分析
3.4 Li_3V_2(PO_4)_3/C纳米纤维电极材料的电化学性能分析
3.4.1 循环伏安测试
3.4.2 交流阻抗测试
3.4.3 恒流充放电测试
3.5 本章小结
第四章 3D网络结构Li_3V_2(PO_4)_3/C纳米线/纳米纤维复合电极材料制备及其电化学性能研究
4.1 引言
4.2 Ni掺杂Li_3V_2(PO_4)_3/C纳米线/纳米纤维复合电极材料的制备过程
4.3 Li_3V_2(PO_4)_3/C纳米线/纳米纤维复合电极材料的理化性能表征
4.3.1 XRD分析
4.3.2 SEM分析
4.3.3 TEM分析
4.3.4 拉曼分析
4.3.5 BET分析
4.4 不同Ni含量Li_3V_2(PO_4)_3/C复合电极材料的电化学性能分析
4.4.1 循环伏安测试及交流阻抗测试
4.4.2 恒流充放电测试
4.5 纳米线/纳米纤维复合 3D网络结构形成机理分析
4.6 本章小结
第五章 3D网络结构Li_3V_2(PO_4)_3/C∥Li_4Ti_5O_(12)全电池组装工艺探索
5.1 前言
5.2 3D网络结构Li_3V_2(PO_4)_3/C//Li_4Ti_5O_(12)全电池的制备
5.3 Li_4Ti_5O_(12)半电池的性能测试
5.3.1 Li_4Ti_5O_(12)半电池的充放电平台曲线
5.3.2 Li_4Ti_5O_(12)半电池的恒流充放电测试
5.4 Li_3V_2(PO_4)_3/C//Li_4Ti_5O_(12)全电池的性能测试
5.4.1 Li_3V_2(PO_4)_3/C//Li_4Ti_5O_(12)全电池的充放电平台曲线及交流阻抗测试
5.4.2 Li_3V_2(PO_4)_3/C//Li_4Ti_5O_(12)全电池的恒流充放电测试
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
发表论文、发明专利情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]静电自组装方法合成的具有多孔三维网络结构的Fe3O4/石墨烯复合材料作为高性能锂离子电池负极材料（英文）[J]. 刘建华,刘宾虹,李洲鹏. 物理化学学报. 2014(09)
[2]锂离子电池新型三维纳米结构负极研究进展[J]. 邢雅兰,王胜彬,张世超,王文旭. 航空学报. 2014(10)
[3]PAN基碳纤维制备过程中热处理时间对结构影响的研究[J]. 孔令强,徐樑华,赵纯. 高科技纤维与应用. 2012(02)
[4]动力锂离子电池正极材料磷酸钒锂制备方法[J]. 李月姣,洪亮,吴锋. 化学进展. 2012(01)
[5]PAN基纤维热处理过程中的时间效应[J]. 王凯,孔令强,童元建,肖士洁,徐樑华. 高分子材料科学与工程. 2010(12)
[6]锂离子电池纳微结构电极材料系列研究[J]. 郭玉国,王忠丽,吴兴隆,张伟明,万立骏. 电化学. 2010(02)
[7]三维锂离子微电池结构的研究进展[J]. 姜冬冬,秋沉沉,付延鲍,马晓华. 电池. 2010(01)
[8]磷酸钒锂正极材料的合成与性能研究[J]. 李丽,李国华,王石泉,冯传启. 无机化学学报. 2010(01)
[9]锂离子电池正极材料磷酸钒锂的掺杂[J]. 杨改,应皆荣,姜长印,高剑,万春荣. 清华大学学报(自然科学版). 2009(09)
[10]喷雾干燥碳热还原法制备Li3V2（PO4）3/C正极材料及其电化学性能[J]. 于锋,张敬杰,杨岩峰,宋广智. 无机材料学报. 2009(02)
博士论文
[1]锂/钠离子电池电极材料磷酸钒锂/钠的制备及表征[D]. 程斌.中国科学技术大学 2016
[2]锂离子电池正极材料磷酸钒锂的表面改性与应用研究[D]. 张蓉瑜.吉林大学 2016
[3]磷酸钒锂及其与磷酸铁锂复合材料制备和电化学性能研究[D]. 陈振宇.哈尔滨工业大学 2013
[4]锂离子电池正极材料磷酸钒锂及其改性研究[D]. 张露露.华中科技大学 2012
[5]静电纺丝法制备过渡金属氧化物纳米丝三维电极及其电化学性能研究[D]. 陆海纬.复旦大学 2008
硕士论文
[1]磷酸铁锂纳米纤维正极材料的静电纺丝法制备、改性及电化学性能研究[D]. 朱生文.江苏大学 2016
[2]锂离子电池正极材料磷酸钒锂的碳包覆改性研究[D]. 曹美玲.北京理工大学 2016
[3]锂离子电池正极材料磷酸钒锂的制备及性能研究[D]. 陈辉.中国矿业大学 2015
[4]锂离子电池正极材料磷酸钒锂的改性研究[D]. 周川雄.北京理工大学 2015
[5]三维导电网络结构LiFePO4/C的合成及电化学性能研究[D]. 江琼.华东理工大学 2012
本文编号：3563216
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