新型含锂过渡金属草酸盐的制备及电化学性能研究
发布时间：2023-11-11 12:04
锂离子电池具有能量密度高、使用寿命长、无记忆效应等优点,广泛应用于便携式通讯设备。随着人们对电动汽车的使用日益增多,迫切需要能量密度更高和倍率性能更好的锂离子电池,以满足电动汽车长里程与快速充电的需求。其中,正极材料是限制锂离子电池相关性能的关键因素,因此,探索新型锂离子电池正极材料具有重要意义。草酸盐是新兴的聚阴离子型正极材料,已被证明具有良好的工作电压和循环稳定性,然而相关研究较少。鉴于此,本论文探索了过渡金属草酸盐体系,并开发了三种新型化合物,研究了其作为锂离子正极材料的性能。具体研究内容包括:(1)新型铜基化合物及其电化学性质研究采用液相合成法,制备了新型高质量Li2Cu(C2O4)2·6H2O单晶,通过单晶X射线衍射分析确定了其晶体结构;借助热分析在150℃加热处理,获得了无水的Li2Cu(C2O4)2粉末样品,并通过红外和拉曼光谱验证了样品不含水;电化学测试表明,该物质在1.5-...
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 锂离子电池
1.2.1 锂离子电池的发展现状
1.2.2 锂离子电池工作原理
1.3 锂离子电池活性材料的选择
1.3.1 高电压正极材料
1.3.2 金属氟化物正极材料
1.3.3 硫族化合物和硫族锂
1.3.4 高容量电极材料
1.4 草酸盐电极材料发展历史与现状
1.5 本论文的研究目的及研究内容
2 相关实验仪器与实验方法
2.1 实验试剂与实验仪器
2.1.1 主要实验试剂
2.1.2 主要实验仪器
2.2 本论文主要用到的合成方法
2.3 材料表征
2.3.1 X射线多晶粉末衍射(XRD)
2.3.2 透射电子显微镜-X射线能量色散谱(TEM-EDS)
2.3.3 拉曼光谱
2.3.4 综合热分析法
2.4 电池的组装与测试
2.4.1 扣式半电池的组装
2.4.1.1 极片的制备
2.4.1.2 电解液与隔膜的制备
2.4.1.3 扣式半电池的组装方法
2.4.2 扣式半电池的电化学测试与表征
2.4.2.1 扣式半电池恒电流充放电测试
2.4.2.2 循环伏安测试(CV)
3 Li2Cu(C2O4)2的优化合成及储锂性能研究
3.1 引言
3.2Li2Cu(C2O4)2的制备与材料表征
3.2.1Li2Cu(C2O4)2·6H2O晶体材料的优化合成
3.2.2Li2Cu(C2O4)2与Li2Cu(C2O4)2·6H2O的表征
3.2.2.1Li2Cu(C2O4)2·6H2O的晶体结构与热重分析
3.2.2.2Li2Cu(C2O4)2样品的制备
3.2.2.3Li2Cu(C2O4)2与Li2Cu(C2O4)2·6H2O的基本表征(XRD、红外光谱、拉曼光谱)
3.2.2.4Li2Cu(C2O4)2的X射线能谱(EDS)分析
3.3Li2Cu(C2O4)2的电化学性能测试
3.3.1 实验部分
3.3.2 结果分析与讨论
3.3.2.1 球磨前后的XRD对比分析
3.3.2.2 球磨后的SEM-EDS分析
3.3.2.3 确定Li2Cu(C2O4)2半电池的电压窗口
3.3.2.4Li2Cu(C2O4)2半电池的循环性能
3.3.2.5Li2Cu(C2O4)2半电池的倍率性能
3.3.2.6Li2Cu(C2O4)2半电池的容量电压微分曲线(d Q/d V)分析
3.3.2.7Li2Cu(C2O4)2半电池的CV曲线
3.4Li2Cu(C2O4)2半电池的充放电机理
3.4.1 原始样品XAS分析
3.4.2 经充放电测试的样品XAS分析
3.5 本章小结
4 Li2Co(C2O4)2和Li2Ni(C2O4)2的优化合成及储锂性能研究
4.1 引言
4.2 Li2Co/Ni(C2O4)2样品的制备与材料表征
4.2.1 Li2Co/Ni(C2O4)2·8H2O晶体材料的优化合成
4.2.2 Li2Co/Ni(C2O4)2与Li2Co/Ni(C2O4)2·8H2O的表征
4.2.2.1 Li2Co/Ni(C2O4)2·8H2O的晶体结构与热重分析
4.2.2.2 Li2Co/Ni(C2O4)2样品的制备
4.2.2.3 Li2Co/Ni(C2O4)2与Li2Co/Ni(C2O4)2·6H2O的基本表征(XRD、红外光谱、拉曼光谱)
4.2.2.4 Li2Co/Ni(C2O4)2的X射线能谱(EDS)分析
4.3 Li2Co/Ni(C2O4)2的电化学性能测试
4.3.1 实验部分
4.3.2 结果分析与讨论
4.3.2.1 球磨前后的XRD对比分析
4.3.2.2 球磨后的SEM-EDS分析
4.3.2.3 确定Li2Co/Ni(C2O4)2半电池的电压窗口
4.3.2.4 Li2Co/Ni(C2O4)2半电池的循环性能
4.3.2.5 Li2Co/Ni(C2O4)2半电池的倍率性能
4.3.2.6 Li2Co/Ni(C2O4)2半电池的容量电压微分曲线(dQ/dV)分析
4.3.2.7 Li2Co/Ni(C2O4)2半电池的CV曲线
4.4 Li2Co(C2O4)2半电池的充放电机理
4.5 本章小结
5 总结与展望
5.1 总结
5.2 实验中的不足
5.3 未来展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果
本文编号：3862561
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 锂离子电池
1.2.1 锂离子电池的发展现状
1.2.2 锂离子电池工作原理
1.3 锂离子电池活性材料的选择
1.3.1 高电压正极材料
1.3.2 金属氟化物正极材料
1.3.3 硫族化合物和硫族锂
1.3.4 高容量电极材料
1.4 草酸盐电极材料发展历史与现状
1.5 本论文的研究目的及研究内容
2 相关实验仪器与实验方法
2.1 实验试剂与实验仪器
2.1.1 主要实验试剂
2.1.2 主要实验仪器
2.2 本论文主要用到的合成方法
2.3 材料表征
2.3.1 X射线多晶粉末衍射(XRD)
2.3.2 透射电子显微镜-X射线能量色散谱(TEM-EDS)
2.3.3 拉曼光谱
2.3.4 综合热分析法
2.4 电池的组装与测试
2.4.1 扣式半电池的组装
2.4.1.1 极片的制备
2.4.1.2 电解液与隔膜的制备
2.4.1.3 扣式半电池的组装方法
2.4.2 扣式半电池的电化学测试与表征
2.4.2.1 扣式半电池恒电流充放电测试
2.4.2.2 循环伏安测试(CV)
3 Li2Cu(C2O4)2的优化合成及储锂性能研究
3.1 引言
3.2Li2Cu(C2O4)2的制备与材料表征
3.2.1Li2Cu(C2O4)2·6H2O晶体材料的优化合成
3.2.2Li2Cu(C2O4)2与Li2Cu(C2O4)2·6H2O的表征
3.2.2.1Li2Cu(C2O4)2·6H2O的晶体结构与热重分析
3.2.2.2Li2Cu(C2O4)2样品的制备
3.2.2.3Li2Cu(C2O4)2与Li2Cu(C2O4)2·6H2O的基本表征(XRD、红外光谱、拉曼光谱)
3.2.2.4Li2Cu(C2O4)2的X射线能谱(EDS)分析
3.3Li2Cu(C2O4)2的电化学性能测试
3.3.1 实验部分
3.3.2 结果分析与讨论
3.3.2.1 球磨前后的XRD对比分析
3.3.2.2 球磨后的SEM-EDS分析
3.3.2.3 确定Li2Cu(C2O4)2半电池的电压窗口
3.3.2.4Li2Cu(C2O4)2半电池的循环性能
3.3.2.5Li2Cu(C2O4)2半电池的倍率性能
3.3.2.6Li2Cu(C2O4)2半电池的容量电压微分曲线(d Q/d V)分析
3.3.2.7Li2Cu(C2O4)2半电池的CV曲线
3.4Li2Cu(C2O4)2半电池的充放电机理
3.4.1 原始样品XAS分析
3.4.2 经充放电测试的样品XAS分析
3.5 本章小结
4 Li2Co(C2O4)2和Li2Ni(C2O4)2的优化合成及储锂性能研究
4.1 引言
4.2 Li2Co/Ni(C2O4)2样品的制备与材料表征
4.2.1 Li2Co/Ni(C2O4)2·8H2O晶体材料的优化合成
4.2.2 Li2Co/Ni(C2O4)2与Li2Co/Ni(C2O4)2·8H2O的表征
4.2.2.1 Li2Co/Ni(C2O4)2·8H2O的晶体结构与热重分析
4.2.2.2 Li2Co/Ni(C2O4)2样品的制备
4.2.2.3 Li2Co/Ni(C2O4)2与Li2Co/Ni(C2O4)2·6H2O的基本表征(XRD、红外光谱、拉曼光谱)
4.2.2.4 Li2Co/Ni(C2O4)2的X射线能谱(EDS)分析
4.3 Li2Co/Ni(C2O4)2的电化学性能测试
4.3.1 实验部分
4.3.2 结果分析与讨论
4.3.2.1 球磨前后的XRD对比分析
4.3.2.2 球磨后的SEM-EDS分析
4.3.2.3 确定Li2Co/Ni(C2O4)2半电池的电压窗口
4.3.2.4 Li2Co/Ni(C2O4)2半电池的循环性能
4.3.2.5 Li2Co/Ni(C2O4)2半电池的倍率性能
4.3.2.6 Li2Co/Ni(C2O4)2半电池的容量电压微分曲线(dQ/dV)分析
4.3.2.7 Li2Co/Ni(C2O4)2半电池的CV曲线
4.4 Li2Co(C2O4)2半电池的充放电机理
4.5 本章小结
5 总结与展望
5.1 总结
5.2 实验中的不足
5.3 未来展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果
本文编号：3862561
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