构建不同结构硅基材料用于锂离子电池负极的研究
发布时间：2020-12-17 00:15
在储能系统中,锂离子二次电池已经成为重要的储能器件,经过三十年的发展其能量密度不断提高,负极材料被大量研究。目前石墨负极在大量应用,但低的理论比容量已不能满足需求,因此必须探索新的材料来代替石墨。硅理论比容量为4200 mAh g-1,是石墨的10多倍,很有应用前景。硅商业化应用的瓶颈是其充放电过程中剧烈的体积膨胀（超过300%）,这会使得活性物质从集流体上脱离,进而造成电极失活,极大地缩短电池寿命。构建不同结构的硅基复合材料能有效缓冲体积膨胀并缩短Li+的传输距离,能有效提升电化学性能。首先,利用化学去合金化的方法制备出了海绵状纳米多孔硅-锑合金（np-SimSb）。首先利用快速凝固法制备出三元前驱体合金,通过调整前驱体合金的成分（具体比例为 A170（SixSb）30和 A180（SiySb）20（at.%）,其中（x=0.6,0.8,1;y=0.6,0.8,1））,制备出了不同结构及形貌的np-SimSb合金。其中海绵状的np-Si15Sb15（对应的前驱体为Al70（SiSb）30）具有最均匀的孔结构和最大的比表面积。将np-Si15Sb15作为锂离子电池负极,100 mA g...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２锂离子电池常见负极材料性能图［３３］
山东大学硕士学位论文??的中空Ｃｏ３０４堆叠结合而成，用于锂离子电池负极，１００?ｎｉＡｇ＾循环２００周后可??逆比容量为１２８１?ｍＡｈ?ｇ＿１；?Ｈｕ等人［５９］以Ｃｏ３［Ｃｏ（ＣＮ）６］２?ｎＨ２０为前驱体，通过??秦?＃?＃??Ｆｉｂｅｒ?Ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ?Ｔｕｂｅ??■ｉ?ＰＡＮ／Ｃｏ（Ａｃ）２?ＨＩ?ＺＩＦ－６７?■?Ｃａｒｂｏｎ?■?Ｃｏ?■?Ｃ〇３〇４??图１．３通过多步法以ＺＩＦ－６７为前驱体制备的Ｃｏ３０４／ＣＮＴ复合材料［５８］。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｃ０３Ｏ４／ＣＮＴ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?ｂｙ?ｍｕｌｔｉ－ｓｔｅｐ?ｍｅｔｈｏｄ?ｕｓｉｎｇ?ＺＩＦ－６７?ａｓ??ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ［５８］．??空气煅烧合成了尺寸为６０ｎｍ左右的多孔Ｃ〇３０４，用作锂离子电池负极材料，３００??ｍＡ?ｇ＇１循环５０周比容量为１４６５?ｍＡｈ?ｇ＿１；?Ｆａｎｇ等人［６０］以ＺＩＦ－６７为前驱体，通??过空气煅烧等手段在泡沫镍基底上生长出多孔Ｃ〇３０４，构成了柔性的??Ｃｏ３０４／３ＤＮＦ?（３维泡沫镍）材料，直接作为负极，具有良好的循环性能；Ｈｕａｎｇ??等人［６１］以Ｃｏ３［Ｆｅ（ＣＮ）６］２＠Ｎｉ３［Ｃｏ（ＣＮ）６］２为前驱体，最终合成了一种笼式的??Ｆｅ２０３＠ＮｉＣｏ２０４多金属氧化物，用作锂离子电池负极时，１００?ｍＡ?ｇ＿ｌ循环１００周??可逆比容量为１０７９．６?ｍＡｈ?ｇ人有研究表明，像这样由多种晶体组成的混合物会??表现出比单一晶体更加优异的电化学性能，因为两种不同的晶粒能将彼此分开从??而避免晶粒团聚，得到更好的电化学性能。??由以上研究发现，可以通过特殊手段将
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本文编号：2921051
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２锂离子电池常见负极材料性能图［３３］
山东大学硕士学位论文??的中空Ｃｏ３０４堆叠结合而成，用于锂离子电池负极，１００?ｎｉＡｇ＾循环２００周后可??逆比容量为１２８１?ｍＡｈ?ｇ＿１；?Ｈｕ等人［５９］以Ｃｏ３［Ｃｏ（ＣＮ）６］２?ｎＨ２０为前驱体，通过??秦?＃?＃??Ｆｉｂｅｒ?Ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ?Ｔｕｂｅ??■ｉ?ＰＡＮ／Ｃｏ（Ａｃ）２?ＨＩ?ＺＩＦ－６７?■?Ｃａｒｂｏｎ?■?Ｃｏ?■?Ｃ〇３〇４??图１．３通过多步法以ＺＩＦ－６７为前驱体制备的Ｃｏ３０４／ＣＮＴ复合材料［５８］。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｃ０３Ｏ４／ＣＮＴ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?ｂｙ?ｍｕｌｔｉ－ｓｔｅｐ?ｍｅｔｈｏｄ?ｕｓｉｎｇ?ＺＩＦ－６７?ａｓ??ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ［５８］．??空气煅烧合成了尺寸为６０ｎｍ左右的多孔Ｃ〇３０４，用作锂离子电池负极材料，３００??ｍＡ?ｇ＇１循环５０周比容量为１４６５?ｍＡｈ?ｇ＿１；?Ｆａｎｇ等人［６０］以ＺＩＦ－６７为前驱体，通??过空气煅烧等手段在泡沫镍基底上生长出多孔Ｃ〇３０４，构成了柔性的??Ｃｏ３０４／３ＤＮＦ?（３维泡沫镍）材料，直接作为负极，具有良好的循环性能；Ｈｕａｎｇ??等人［６１］以Ｃｏ３［Ｆｅ（ＣＮ）６］２＠Ｎｉ３［Ｃｏ（ＣＮ）６］２为前驱体，最终合成了一种笼式的??Ｆｅ２０３＠ＮｉＣｏ２０４多金属氧化物，用作锂离子电池负极时，１００?ｍＡ?ｇ＿ｌ循环１００周??可逆比容量为１０７９．６?ｍＡｈ?ｇ人有研究表明，像这样由多种晶体组成的混合物会??表现出比单一晶体更加优异的电化学性能，因为两种不同的晶粒能将彼此分开从??而避免晶粒团聚，得到更好的电化学性能。??由以上研究发现，可以通过特殊手段将
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