FeF 3 基复合材料的制备及其电化学性能研究
发布时间：2022-02-08 19:59
伴随着锂离子电池在生活中的（电动汽车、便携式电子设备）的不断应用,暴露出了正极材料的资源匮乏、成本居高不下和比容量低等诸多问题。近年来,氟化铁正极材料由于其高的输出电压,丰富的原材料储量和高的理论容量(712mAh g-1)而引起了人们的兴趣。尽管具有高电压平台和比容量,但由于其强的离子键、较低的电子电导率,限制了其用作正极材料。为了充分利用金属氟化物材料的优势,主要通过调节晶粒尺寸和内部结构,优化晶粒形态,与良好导电性的碳材料复合等技术手段来提高金属氟化物的电导率并缩短锂离子的运输路径,从而实现循环性能稳定和高的容量。本论文针对以上问题进行了合成和改性研究。通过简单的共沉淀法研究了反应时间对FeF3·3H2O/CNT的影响以及含微量水的FeF3原位生长碳纳米管（CNT）和石墨烯（rGO）的复合材料。同时,运用了多种表征方法探究其物理化学性质和电化学性能。内容总结如下:,（1）探究了采用共沉淀法时不同反应时间对合成FeF3·3H2O/CNT复合材料结构与性...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锂离子电池的工作原理
硕士学位论文4图1-1锂离子电池的工作原理Figure1-1Schemeofacommonsodium-ionbattery实际上，锂离子电池的充放电过程可以形象的被理解为锂离子浓度差的平衡。具体说来，充电时，LiCoO2中的Li+从正极脱出，经电解液嵌入石墨负极，同时为保持平衡释放一个电子，Co3+氧化为Co4+，此时，正极处在贫锂状态，负极处在富锂状态；放电时，过程与充电过程相反，Li+从负极石墨层中脱出，经过电解液回到正极材料，正极通过外电路做功得到电荷补偿，恢复到正常状态，Co4+还原为Co3+此时正负极含锂状态又相反。可以看出，符合典型“摇椅式电池”的工作原理，正负极材料脱嵌锂在不破坏电极材料结构的情况下，很大程度上决定了锂离子电池的储锂性能。1.1.3锂离子电池的特点图1-2几类常见二次电池的能量密度对比Figure1-2Comparisonofenergydensityofrechargeablebattery
1绪论7但是LiNiO2的合成困难，热稳定性和安全性均较差，因此二者的杂合产物以及三元化合物往往能够获得更为优良性能综合性能[30;34;35]。图1-3层状结构的LiMO2结构示意图Figure1-3StructuresoflayeredLiMO2electrodes1.2.2尖晶石结构LiMn2O420世纪80年代Thackeray等[36]便发现尖晶石结构的LiMn2O4能够在4.1V左右的高电位下嵌锂，但由于其理论容量较低，仅为148mAhg-1，加上Jahn-Teller畸变效应引起循环性能较差[37]，限制了它的商业化进程。随着动力电池技术的发展和材料合成水平的提高，LiMn2O4的综合性能得到了大幅的提升。尤其是其低廉的成本和良好的安全性能，以及其三维的隧道结构比层状结构更有利于锂离子的嵌入和脱出如图1-4所示，被认为是最有希望用作锂动力电池的正极材料之一。针对尖晶石LiMn2O4循环性能较差的缺点，目前主要通常通过体相掺杂、表面包覆等方法来抑制其结构性变化，从而改善它的循环性能[38-40]。图1-4尖晶石型的LiMn2O4结构示意图Figure1-4StructuresofspinelLiMn2O4electrode
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国锂电设备行业发展现状及前景[J]. 周鹏,何霖. 科技与创新. 2018(06)
[2]新能源汽车及动力锂电池的发展[J]. 徐飞燕. 山东工业技术. 2018(06)
[3]钨青铜相和烧绿石相氟化铁作为锂/钠电池正极材料[J]. 曹敦平,尹从岭,张金仓,李驰麟. 科学通报. 2017(09)
[4]Effects of nanostructure on clean energy: big solutions gained from small features[J]. Jinyan Xiong,Chao Han,Zhen Li,Shixue Dou. Science Bulletin. 2015(24)
[5]层状嵌锂多元过渡金属氧化物的研究[J]. 黄友元,周恒辉,陈继涛,苏光耀,高德淑. 化学进展. 2005(03)
博士论文
[1]锂离子电池金属氟化物正极材料的制备及界面性能研究[D]. 史月丽.中国矿业大学 2013
[2]锂离子电池高容量转换正极材料的研究[D]. 李婷.武汉大学 2011
本文编号：3615657
【文章来源】：中国矿业大学江苏省211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锂离子电池的工作原理
硕士学位论文4图1-1锂离子电池的工作原理Figure1-1Schemeofacommonsodium-ionbattery实际上，锂离子电池的充放电过程可以形象的被理解为锂离子浓度差的平衡。具体说来，充电时，LiCoO2中的Li+从正极脱出，经电解液嵌入石墨负极，同时为保持平衡释放一个电子，Co3+氧化为Co4+，此时，正极处在贫锂状态，负极处在富锂状态；放电时，过程与充电过程相反，Li+从负极石墨层中脱出，经过电解液回到正极材料，正极通过外电路做功得到电荷补偿，恢复到正常状态，Co4+还原为Co3+此时正负极含锂状态又相反。可以看出，符合典型“摇椅式电池”的工作原理，正负极材料脱嵌锂在不破坏电极材料结构的情况下，很大程度上决定了锂离子电池的储锂性能。1.1.3锂离子电池的特点图1-2几类常见二次电池的能量密度对比Figure1-2Comparisonofenergydensityofrechargeablebattery
1绪论7但是LiNiO2的合成困难，热稳定性和安全性均较差，因此二者的杂合产物以及三元化合物往往能够获得更为优良性能综合性能[30;34;35]。图1-3层状结构的LiMO2结构示意图Figure1-3StructuresoflayeredLiMO2electrodes1.2.2尖晶石结构LiMn2O420世纪80年代Thackeray等[36]便发现尖晶石结构的LiMn2O4能够在4.1V左右的高电位下嵌锂，但由于其理论容量较低，仅为148mAhg-1，加上Jahn-Teller畸变效应引起循环性能较差[37]，限制了它的商业化进程。随着动力电池技术的发展和材料合成水平的提高，LiMn2O4的综合性能得到了大幅的提升。尤其是其低廉的成本和良好的安全性能，以及其三维的隧道结构比层状结构更有利于锂离子的嵌入和脱出如图1-4所示，被认为是最有希望用作锂动力电池的正极材料之一。针对尖晶石LiMn2O4循环性能较差的缺点，目前主要通常通过体相掺杂、表面包覆等方法来抑制其结构性变化，从而改善它的循环性能[38-40]。图1-4尖晶石型的LiMn2O4结构示意图Figure1-4StructuresofspinelLiMn2O4electrode
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国锂电设备行业发展现状及前景[J]. 周鹏,何霖. 科技与创新. 2018(06)
[2]新能源汽车及动力锂电池的发展[J]. 徐飞燕. 山东工业技术. 2018(06)
[3]钨青铜相和烧绿石相氟化铁作为锂/钠电池正极材料[J]. 曹敦平,尹从岭,张金仓,李驰麟. 科学通报. 2017(09)
[4]Effects of nanostructure on clean energy: big solutions gained from small features[J]. Jinyan Xiong,Chao Han,Zhen Li,Shixue Dou. Science Bulletin. 2015(24)
[5]层状嵌锂多元过渡金属氧化物的研究[J]. 黄友元,周恒辉,陈继涛,苏光耀,高德淑. 化学进展. 2005(03)
博士论文
[1]锂离子电池金属氟化物正极材料的制备及界面性能研究[D]. 史月丽.中国矿业大学 2013
[2]锂离子电池高容量转换正极材料的研究[D]. 李婷.武汉大学 2011
本文编号：3615657
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