镁基转换反应负极材料的制备及电化学储锂特性研究

发布时间：2024-01-11 07:42

　　镁具有含量丰富、价格低廉、环境友好等优点,在储氢材料、储热材料、镁离子电池固态电解质和锂离子电池负极材料等能源储存与转换领域具有重要的应用前景。相较于传统石墨负极,基于转换反应机理的镁基负极材料(如MgS、MgH₂等)具有更高的理论比容量,是一种很有发展前景的新型锂离子电池负极材料。但由于这类负极材料导电性差、脱/嵌锂时体积变化大并对环境十分敏感,它们往往存在反应可逆性、循环稳定性和倍率性能差等问题。本文以MgS、MgH₂和Mg₂FeH₆为研究对象,通过纳米结构、多相复合与表面改性等手段改善镁基复合材料的电化学性能,使用XRD、SEM、TEM、XPS、CV、EIS和恒流充放电测试等方法表征了复合材料的结构和电化学性能,主要结论如下:(1)研究了MgS复合材料的储锂机制及电化学储锂性能。以Mg和S为原料,采用等离子体辅助球磨工艺制备MgS复合材料,MgS负极在电化学放电过程中会生成Mg单质与可逆的Li₂S,其转换反应方程式为:MgS+2Li⁺+2e^...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 锂离子电池概述
        1.2.1 锂离子电池发展概述
        1.2.2 锂离子电池工作原理
        1.2.3 锂离子电池结构
    1.3 负极材料的储锂机制
    1.4 转换反应负极材料
        1.4.1 金属氧化物
        1.4.2 金属磷化物
        1.4.3 金属氮化物
        1.4.4 金属硫化物
        1.4.5 金属氢化物
    1.5 本文研究意义和主要内容
        1.5.1 研究思路及研究意义
        1.5.2 研究内容
第二章 材料制备、表征及性能测试
    2.1 实验原材料与使用仪器
    2.2 材料制备
        2.2.1 球磨工艺
        2.2.2 磁控溅射工艺
    2.3 材料结构表征
        2.3.1 X射线衍射分析
        2.3.2 扫描电镜/能谱分析
        2.3.3 透射电子显微镜
        2.3.4 X射线光电子能谱分析
    2.4 材料性能测试
        2.4.1 储氢性能测试
        2.4.2 电化学性能测试
第三章 MgS复合负极材料的制备及电化学性能
    3.1 引言
    3.2 MgS复合负极材料的制备
    3.3 MgS复合负极材料的微观结构
    3.4 MgS复合负极材料的储锂机制
    3.5 MgS复合负极材料的电化学性能
        3.5.1 恒流充放电测试
        3.5.2 交流阻抗测试
    3.6 本章小结
第四章 MgH₂复合负极材料的制备及电化学性能
    4.1 引言
    4.2 MgH₂复合负极材料的制备
    4.3 MgH₂复合负极材料的微观结构
    4.4 MgH₂复合负极材料的电化学性能
        4.4.1 MgH₂-EG复合负极材料的电化学性能
        4.4.2 MgH₂-TiO₂-EG复合负极材料的电化学性能
    4.5 MgH₂复合负极充放电后微观结构
    4.6 本章小结
第五章 Mg₂FeH₆复合负极材料的制备及电化学性能改善
    5.1 引言
    5.2 Mg₂FeH₆复合负极材料的制备
    5.3 Mg₂FeH₆和Mg₂FeH₆-G负极材料的微观结构
    5.4 Mg₂FeH₆和Mg₂FeH₆-G负极材料的电化学性能
        5.4.1 循环伏安测试
        5.4.2 恒流充放电测试
    5.5 Mg₂FeH₆-G/MO₂负极材料的微观结构
    5.6 Mg₂FeH₆-G/MO₂负极材料的电化学性能
        5.6.1 循环伏安测试
        5.6.2 恒流充放电测试
    5.7 Mg₂FeH₆-G/TiO₂电极片充放电前后的微观结构分析
    5.8 本章小结
全文总结和工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件



本文编号：3877804