锂离子电池Si@void@C负极材料电化学性能研究

发布时间：2021-01-31 07:55

　　科技发展日新月异,电子设备的更新速度更是一日千里。随着电子设备的普及和功能多样化,电能损耗不断增加。所以,储能设备的进步和发展成为推动电子产业和工业的重要因素之一。锂离子电池作为高能量密度,造价低廉的储能设备广受关注。水电、风电等地区分布不均衡的资源需要大容量储能设备的储存和运输,便携式电子设备的发展要求能量密度更高的电池。硅基材料形成最终态硅锂合金具有4200 mAh/g的理论比容量,在众多负极材料中脱颖而出,硅的理论比容量比市面上的负极材料高出8倍有余。硅基材料作为锂离子电池负极材料,可与锂发生氧化还原反应,生成合金型产物,造成体积膨胀。体积膨胀造成材料粉化,从基底剥离等现象,影响电极稳定性。另外,硅是半导体材料,本征电导率低,离子传输速率较低。针对硅基材料面临的主要问题,本文采用结构改性的方式解决。本文拟引入碳材料制作缓冲结构缓解体积改变。碳材料能够改善材料整体的导电性,为锂离子传输提供通路,且碳材料本身具有容量,能够减小由于引入缓冲介质造成的容量降低。由于C与Si在高温碳化时易形成Si_xC,造成容量损失,所以采用SiO₂包覆层隔离Si... 

【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】：60 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 绪论
    1.1 锂离子电池概述
        1.1.1 锂电池的发展简史
        1.1.2 锂电池的组成
        1.1.3 锂离子电池工作原理
    1.2 负极材料
        1.2.1 碳类负极材料
        1.2.2 非碳类负极材料
    1.3 硅基负极材料的优与劣
        1.3.1 硅基负极材料的优势
        1.3.2 硅基负极材料面临的问题
    1.4 硅基材料的储锂机制
    1.5 硅基负极材料研究现状
        1.5.1 纳米结构硅材料
        1.5.2 硅复合材料
        1.5.3 硅氧化物材料
    1.6 本课题研究内容及意义
2 实验部分
    2.1 实验试剂与仪器
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验仪器
    2.2 材料的结构表征
        2.2.1 X射线衍射测试（XRD）
        2.2.2 拉曼光谱分析（Raman）
        2.2.3 热重分析（TGA）
        2.2.4 傅里叶变换红外光谱分析（FTIR）
        2.2.5 扫描电子显微镜测试（SEM）
        2.2.6 透射电子显微镜测试（TEM）
    2.3 电化学性能测试
        2.3.1 电极制备
        2.3.2 扣式电池组装
    2.4 电化学性能测试
        2.4.1 充放电测试
        2.4.2 循环伏安测试（CV）
        2.4.3 电化学阻抗测试（EIS）
3 Si@void@C材料及电化学性能
    3.1 材料制备
    3.2 结构表征
        3.2.1 XRD表征
        3.2.2 Raman表征
        3.2.3 TGA表征
        3.2.4 FTIR表征
        3.2.5 SEM表征
        3.2.6 TEM表征
    3.3 电化学性能研究
        3.3.1 恒流充放电测试
        3.3.2 循环伏安测试（CV）
        3.3.3 电化学阻抗谱测试（EIS）
    3.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3010485