Sn/Cu一体化集流体的制备及其在锂离子电池中的应用

发布时间：2023-04-10 18:13

　　锂离子电池是动力电池汽车的核心器件,是动力电池汽车功率和续航能力的保障,因此动力电池汽车的发展对锂离子电池提出了高容量,大倍率充放电以及倍率性能的要求。然而目前的传统石墨负极材料虽然其循环性能良好,但是比容量低,只有372 mAh/g,倍率性能不佳,难以适应动力电池汽车的要求。新型Sn基负极材料比容量高,有993 mAh/g,但其循环性能差。针对传统石墨负极材料和新型负极材料的特点,本文设计了Sn/Cu一体化集流体,Sn-CNTs/Cu一体化集流体以及多层结构(C/Sn-CNTs/Cu)负极,为了提升碳负极的容量,并预期能实现新型负极商业化应用,论文对以上三种材料的结构与性能进行了细致研究,得到如下研究成果:(1)采用甲基磺酸锡体系,在粗糙铜箔上用50 mA/cm2电流密度进行不同时间的电沉积,制备了不同时间的Sn/Cu一体化集流体,研究结果表明电沉积15 s的Sn/Cu一体化集流体组装的电池容量最佳。在0.1 C的倍率下,经100次循环后容量保持率为58.4%。对该材料进行热处理工艺研究,结果表明其在热处理条件为80℃、12 h,组装出的电池的容量最佳。其在0.1 C的倍率下,100...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 锂离子电池
        1.2.1 锂离子电池的发展史
        1.2.2 锂离子电池的结构及工作原理
        1.2.3 锂离子电池正、负极材料
    1.3 石墨负极与新型Sn基负极存在的关键问题及解决方法
        1.3.1 传统石墨材料面临的关键问题及解决方法
        1.3.2 新型Sn基负极材料面临的关键问题及解决方法
        1.3.3 碳纳米管在锡基负极材料中的应用
    1.4 多层结构在负极材料中的应用及设计
        1.4.1 一体化结构在负极材料中的应用
        1.4.2 一体化集流体结构的设计
        1.4.3 多层结构(C/Sn-CNTs/Cu)负极的设计
    1.5 论文的研究依据和主要研究内容
        1.5.1 论文的选题依据
        1.5.2 主要研究内容
第2章 Sn/Cu一体化集流体的制备及电化学性能分析
    2.1 引言
    2.2 Sn/Cu一体化集流体的制备及结构、成分表征分析
        2.2.1 实验仪器和药品
        2.2.2 电沉积实验
        2.2.3 Sn/Cu一体化集流体的电沉积制备流程
        2.2.4 Sn/Cu一体化集流体表面形貌、成分及相结构表征分析
    2.3 Sn/Cu一体化集流体的电化学性能分析
        2.3.1 循环性能测试
        2.3.2 恒电流充放电曲线分析
        2.3.3 循环伏安曲线分析
        2.3.4 交流阻抗曲线分析
    2.4 本章小结
第3章 CNTs增强基的Sn-CNTs/Cu一体化集流体的制备及电化学性能分析
    3.1 引言
    3.2 Sn-CNTs/Cu一体化集流体的制备
        3.2.1 实验药品及规格
        3.2.2 CNTs的酸化处理
        3.2.3 采用的电镀体系及工艺
        3.2.4 CNTs增强基的Sn-CNTs/Cu一体化集流体的形貌及成分表征
    3.3 CNTs增强基的Sn-CNTs/Cu一体化集流体的电化学性能分析
        3.3.1 恒电流放电曲线分析
        3.3.2 循环性能分析
        3.3.3 交流阻抗曲线分析
        3.3.4 大倍率性能测试
    3.4 本章小结
第4章 多层结构(C/Sn-CNTs/Cu)负极的制备及电化学性能分析
    4.1 引言
    4.2 多层结构(C/Sn-CNTs/Cu)负极的制备
        4.2.1 实验药品及规格
        4.2.2 石墨的涂布配方以及工艺
    4.3 多层结构(C/Sn-CNTs/Cu)负极的电化学性能分析
        4.3.1 循环性能和倍率性能分析
        4.3.2 交流阻抗曲线分析
    4.4 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
个人简历、攻读硕士期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3788592