聚合物改性煤沥青与C/Si复合负极材料制备研究
发布时间：2020-12-08 04:59
锂离子电池因其优异的性能,在新能源领域扮演着不可替代的角色。硅是目前比容量最高(4200mAh/g)的材料,但其直接用于负极会引起材料内部严重的体积膨胀(400%),导致电池容量衰减快、循环性能差等。有大量实例表明,将硅和其他材料复合能够有效缓解硅的体积膨胀,并使其循环寿命得到提升。硅碳复合是当前的研究热点。本论文通过对煤沥青进行改性,以改性煤沥青为碳源和硅复合制备C/Si复合材料。论文的主要研究工作及成果如下:1、沥青改性乳液聚合体系下改性沥青,考察了原料用量、乳化剂加入次序以及剪切速率等对乳化沥青稳定性的影响。结果表明,通过调节以上参数无法得到稳定的乳化沥青。最终得到结论:煤沥青粘度太大不易采用乳化方式进行改性。本体聚合体系下改性,考察氧化还原剂的用量和种类、反应温度、煤沥青用量和单体用量比例等对单体转化率的影响,最终得出煤沥青改性最佳工艺:煤沥青:单体=1:1,苯乙烯:丙烯腈=7:3,BPO占沥青质量0.54%,咪唑啉占沥青质量3‰,反应温度50℃。2、测试与表征对改性沥青用FIR、TGA、SEM、XRD等进行分析和表征。结果表明,本课题制备的改性沥青性能有很大改善。3、制备C/...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 绪论
1.1 煤沥青
1.1.1 煤沥青的物理性质和化学组成
1.1.2 煤沥青的应用
1.2 改性沥青
1.2.1 聚合物改性沥青
1.2.2 非聚合物改性
1.3 锂离子电池的概述
1.3.1 锂离子电池的简介
1.3.2 锂离子电池的负极材料
1.4 C/Si复合负极材料
1.4.1 C/Si复合负极材料的研究进展
1.4.2 C/Si复合负极材料的结构
1.4.3 C/Si复合负极材料的制备方式
1.4.4 C/Si复合负极材料存在的问题
1.5 选题思路、创新点和工作内容
1.5.1 选题思路
1.5.2 创新点
1.5.3 工作内容
2 实验部分
2.1 实验原料及实验仪器
2.1.1 实验原料及精制
2.1.2 实验仪器
2.2 单体聚合改性煤沥青的方法
2.2.1 乳液体系改性煤沥青
2.2.2 本体聚合体系改性
2.3 测试方法及表征
2.3.1 聚合单体转化率的测定
2.3.2 红外光谱表征
2.3.3 热失重法（TGA）分析
2.3.4 扫描电镜（SEM）
2.3.5 X射线衍射法
2.3.6 循环性能测试
2.4 本章小结
3 煤沥青改性条件探究和碳化行为测试
3.1 乳液体系改性条件的探究
3.1.1 乳化剂浓度
3.1.2 剪切速率和温度
3.1.3 乳化剂分步分量加入
3.2 本体聚合体系改性条件探究
3.2.1 引发剂种类
3.2.2 还原剂种类
3.2.3 反应温度
3.2.4 还原剂的用量
3.2.5 煤沥青和单体溶剂用量
3.2.6 咪唑啉加入量
3.3 碳化行为测试分析
3.3.1 试样
3.3.2 红外光谱
3.3.3 热失重法
3.3.4 扫描电镜
3.3.5 X射线衍射法
3.4 本章小结
4 C/Si复合负极材料的制备与性能测试
4.1 乳化法制备C/Si复合材料
4.1.1 C/Si复合材料的制备
4.1.2 循环性能测试
4.1.3 XRD
4.1.4 SEM
4.2 溶剂溶解法制备C/Si复合材料
4.2.1 C/Si复合材料的制备
4.2.2 循环性能
4.2.3 XRD
4.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳硅复合电极材料在锂离子电池中的应用研究[J]. 杨晓武,李晓叶. 电源技术. 2017(12)
[2]沥青包覆Si/G/C复合材料的制备与性能研究[J]. 阮威,王英,唐仁衡,肖方明,孙泰. 电源技术. 2017(04)
[3]硅/碳复合材料的高温热解法制备及其电化学性能[J]. 王建平,田文怀,杨道均,吴宁宁. 工程科学学报. 2015(08)
[4]道路用聚氨酯改性沥青的性能研究[J]. 刘颖,辛星. 石油沥青. 2015(01)
[5]等离子体辅助球磨Si-C复合负极材料及其电化学性能研究[J]. 陈宇龙,胡仁宗,刘辉,孙威,朱敏. 电化学. 2014(01)
[6]多孔硅/碳复合负极材料的制备及电化学性能[J]. 于晓磊,杨军,冯雪娇,高鹏飞,王久林,努丽燕娜. 无机材料学报. 2013(09)
[7]硅/天然石墨/沥青炭复合材料的合成及其电化学性能[J]. 李明齐,向卫民,任兆刚,王静. 新型炭材料. 2011(06)
[8]Si/C复合材料电极首次嵌锂过程的电化学阻抗谱研究[J]. 杜莉莉,庄全超,魏涛,史月丽,强颖怀,孙世刚. 化学学报. 2011(22)
[9]中间相沥青及其应用研究进展[J]. 周颖,安光,王六平,宋晓娜,邱介山. 化工进展. 2011(11)
[10]苯基硅油集束剂对中间相沥青纤维不熔化过程影响[J]. 陈龙,刘辉,迟伟东,沈曾民. 炭素技术. 2010(04)
博士论文
[1]化学气相沉积法合成锂离子电池硅碳复合负极材料的研究[D]. 朱小奕.青岛大学 2013
[2]锂离子电池硅基复合负极材料的制备及电化学研究[D]. 高鹏飞.上海交通大学 2013
硕士论文
[1]高低温复合工艺制备丁苯胶乳的研究[D]. 丁国庆.大连理工大学 2016
[2]锂离子电池多孔硅基材料的制备及改性研究[D]. 王攀攀.哈尔滨工业大学 2013
[3]中间相沥青基碳纤维纺丝油剂及其后处理研究[D]. 陈龙.北京化工大学 2010
本文编号：2904498
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 绪论
1.1 煤沥青
1.1.1 煤沥青的物理性质和化学组成
1.1.2 煤沥青的应用
1.2 改性沥青
1.2.1 聚合物改性沥青
1.2.2 非聚合物改性
1.3 锂离子电池的概述
1.3.1 锂离子电池的简介
1.3.2 锂离子电池的负极材料
1.4 C/Si复合负极材料
1.4.1 C/Si复合负极材料的研究进展
1.4.2 C/Si复合负极材料的结构
1.4.3 C/Si复合负极材料的制备方式
1.4.4 C/Si复合负极材料存在的问题
1.5 选题思路、创新点和工作内容
1.5.1 选题思路
1.5.2 创新点
1.5.3 工作内容
2 实验部分
2.1 实验原料及实验仪器
2.1.1 实验原料及精制
2.1.2 实验仪器
2.2 单体聚合改性煤沥青的方法
2.2.1 乳液体系改性煤沥青
2.2.2 本体聚合体系改性
2.3 测试方法及表征
2.3.1 聚合单体转化率的测定
2.3.2 红外光谱表征
2.3.3 热失重法（TGA）分析
2.3.4 扫描电镜（SEM）
2.3.5 X射线衍射法
2.3.6 循环性能测试
2.4 本章小结
3 煤沥青改性条件探究和碳化行为测试
3.1 乳液体系改性条件的探究
3.1.1 乳化剂浓度
3.1.2 剪切速率和温度
3.1.3 乳化剂分步分量加入
3.2 本体聚合体系改性条件探究
3.2.1 引发剂种类
3.2.2 还原剂种类
3.2.3 反应温度
3.2.4 还原剂的用量
3.2.5 煤沥青和单体溶剂用量
3.2.6 咪唑啉加入量
3.3 碳化行为测试分析
3.3.1 试样
3.3.2 红外光谱
3.3.3 热失重法
3.3.4 扫描电镜
3.3.5 X射线衍射法
3.4 本章小结
4 C/Si复合负极材料的制备与性能测试
4.1 乳化法制备C/Si复合材料
4.1.1 C/Si复合材料的制备
4.1.2 循环性能测试
4.1.3 XRD
4.1.4 SEM
4.2 溶剂溶解法制备C/Si复合材料
4.2.1 C/Si复合材料的制备
4.2.2 循环性能
4.2.3 XRD
4.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳硅复合电极材料在锂离子电池中的应用研究[J]. 杨晓武,李晓叶. 电源技术. 2017(12)
[2]沥青包覆Si/G/C复合材料的制备与性能研究[J]. 阮威,王英,唐仁衡,肖方明,孙泰. 电源技术. 2017(04)
[3]硅/碳复合材料的高温热解法制备及其电化学性能[J]. 王建平,田文怀,杨道均,吴宁宁. 工程科学学报. 2015(08)
[4]道路用聚氨酯改性沥青的性能研究[J]. 刘颖,辛星. 石油沥青. 2015(01)
[5]等离子体辅助球磨Si-C复合负极材料及其电化学性能研究[J]. 陈宇龙,胡仁宗,刘辉,孙威,朱敏. 电化学. 2014(01)
[6]多孔硅/碳复合负极材料的制备及电化学性能[J]. 于晓磊,杨军,冯雪娇,高鹏飞,王久林,努丽燕娜. 无机材料学报. 2013(09)
[7]硅/天然石墨/沥青炭复合材料的合成及其电化学性能[J]. 李明齐,向卫民,任兆刚,王静. 新型炭材料. 2011(06)
[8]Si/C复合材料电极首次嵌锂过程的电化学阻抗谱研究[J]. 杜莉莉,庄全超,魏涛,史月丽,强颖怀,孙世刚. 化学学报. 2011(22)
[9]中间相沥青及其应用研究进展[J]. 周颖,安光,王六平,宋晓娜,邱介山. 化工进展. 2011(11)
[10]苯基硅油集束剂对中间相沥青纤维不熔化过程影响[J]. 陈龙,刘辉,迟伟东,沈曾民. 炭素技术. 2010(04)
博士论文
[1]化学气相沉积法合成锂离子电池硅碳复合负极材料的研究[D]. 朱小奕.青岛大学 2013
[2]锂离子电池硅基复合负极材料的制备及电化学研究[D]. 高鹏飞.上海交通大学 2013
硕士论文
[1]高低温复合工艺制备丁苯胶乳的研究[D]. 丁国庆.大连理工大学 2016
[2]锂离子电池多孔硅基材料的制备及改性研究[D]. 王攀攀.哈尔滨工业大学 2013
[3]中间相沥青基碳纤维纺丝油剂及其后处理研究[D]. 陈龙.北京化工大学 2010
本文编号：2904498
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