硅碳复合纳米材料的制备及作为锂离子电池负极材料的应用
发布时间：2021-05-17 00:51
近年来,便携式电子设备和电动汽车在人们日常生活中快速普及发展,制备更高能量密度和更长循环寿命的锂离子电池面临巨大挑战。与传统的商业化石墨负极相比,硅材料具有超高的体积和质量比容量,因此成为最具应用前景的锂离子电池负极材料。但是,在充放电循环过程中,硅基材料因严重的体积膨胀效应使电极材料发生粉化,进而导致迅速的容量衰减。目前的研究重点集中在如何解决硅的体积膨胀。本论文选取硅碳复合纳米材料作为研究对象,通过设计和合成具有不同结构和组分的硅碳复合纳米材料来提高电极材料电化学性能。具体来说,我们利用简单的水解包覆法、镁热还原法、化学气相沉积法、溶液水热法、热分解法和喷雾干燥法等不同手段成功制备了一维MWCNTs@Si复合纳米材料、MWCNTs@Si/SiOx@C核壳结构复合纳米材料、二维RGO@Si复合纳米材料、Si@C复合纳米管、多孔Si/SiOx复合纳米材料、超细多孔硅碳复合纳米材料等。基于复合材料结构和组分的优势,以上硅碳复合纳米材料电极均显示出优异的电化学性能。本文取得的创新成果如下:（1）采用简单的镁热法将MWCNTs@SiO2<...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：169 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 锂离子电池基础
1.2.1 锂离子电池的发展历史
1.2.2 锂离子电池的特点和工作原理
1.3 锂离子电池负极材料
1.3.1 锂离子电池负极材料简介
1.3.2 硅基负极材料的嵌锂机制和存在问题
1.3.3 硅基负极材料的研究进展
1.4 硅碳复合负极材料研究进展
1.4.1 硅碳复合负极材料的研究意义
1.4.2 包覆型硅碳负极材料
1.4.3 负载型硅碳负极材料
1.4.4 分散型硅碳负极材料
1.5 本文的立题依据与研究内容
第二章 材料合成、表征及测试方法
2.1 材料合成
2.1.1 化学试剂
2.1.2 实验仪器
2.2 材料表征
2.3 器件制备
2.3.1 极片制作
2.3.2 电池组装
2.4 电化学性能测试
第三章 碳纳米管、石墨烯与硅复合纳米材料的制备及储锂性能研究
3.1 引言
3.2 MWCNTs@Si复合纳米材料的制备、表征及锂电性能研究
3.2.1 MWCNTs@Si复合纳米材料的制备
3.2.2 MWCNTs@Si复合纳米材料的表征
3.2.3 MWCNTs@Si复合纳米材料的锂电性能研究
3.3 MWCNTs@Si/SiO_x@C复合纳米材料的制备及锂电性能研究
3.3.1 MWCNTs@Si/SiO_x@C复合纳米材料的制备
3.3.2 MWCNTs@Si/SiO_x@C复合纳米材料的表征及锂电性能研究
3.4 RGO@Si复合纳米材料的制备、表征及锂电性能研究
3.4.1 RGO@Si复合纳米材料的制备
3.4.2 RGO@Si复合纳米材料的表征
3.4.3 RGO@Si复合纳米材料的锂电性能研究
3.5 本章小结
第四章 模板法制备多孔硅碳复合纳米管及储锂性能研究
4.1 引言
4.2 不同模板制备核壳结构M@SiO_2复合纳米材料
4.2.1 不同模板制备核壳结构M@SiO_2
4.2.2 不同模板制备核壳结构M@SiO_2的表征及还原可行性研究
4.3 多孔Si@C复合纳米管的制备、表征及锂电性能研究
4.3.1 多孔Si@C复合纳米管的制备
4.3.2 多孔Si@C复合纳米管的形成机理分析
4.3.3 多孔Si@C复合纳米管的表征
4.3.4 多孔Si@C复合纳米管的锂电性能研究
4.4 VC添加剂对多孔Si@C复合纳米管的储锂性能影响
4.4.1 多孔Si@C复合纳米管的制备及VC添加电池组装
4.4.2 VC添加剂对多孔Si@C复合纳米管的锂电性能影响
4.5 本章小结
第五章 多孔硅碳复合材料的制备及储锂性能研究
5.1 引言
5.2 多孔Si/SiO_x复合纳米材料的制备、表征及锂电性能研究
5.2.1 多孔Si/SiO_x复合纳米材料的制备
5.2.2 多孔Si/SiO_x复合纳米材料的表征
5.2.3 多孔Si/SiO_x复合纳米材料的锂电性能研究
5.2.4 多孔Si/SiO_x复合纳米材料的嵌锂机制研究
5.3 超细多孔硅碳纳米材料的制备、表征及锂电性能研究
5.3.1 超细多孔硅碳纳米材料的制备
5.3.2 超细多孔硅的表征和形成机理分析
5.3.3 超细多孔硅碳材料的锂电性能研究
5.4 不同碳源制备多孔硅碳复合纳米材料及锂电性能研究
5.4.1 不同碳源多孔硅碳复合纳米材料的制备
5.4.2 CO_2制备多孔硅碳复合纳米材料的表征及形成机理分析
5.4.3 CO_2制备多孔硅碳复合纳米材料的锂电性能研究
5.4.4 喷雾干燥法制备多孔硅碳复合纳米材料
5.5 本章小结
第六章 结论
参考文献
致谢
个人简历
攻读学位期间发表的学术论文与取得的其它研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳/微结构Sn-C复合负极材料的制备及其充放电性能[J]. 周向阳,邹幽兰,杨娟,唐晶晶,赖延清,李劼. 粉末冶金材料科学与工程. 2012(02)
本文编号：3190742
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：169 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 锂离子电池基础
1.2.1 锂离子电池的发展历史
1.2.2 锂离子电池的特点和工作原理
1.3 锂离子电池负极材料
1.3.1 锂离子电池负极材料简介
1.3.2 硅基负极材料的嵌锂机制和存在问题
1.3.3 硅基负极材料的研究进展
1.4 硅碳复合负极材料研究进展
1.4.1 硅碳复合负极材料的研究意义
1.4.2 包覆型硅碳负极材料
1.4.3 负载型硅碳负极材料
1.4.4 分散型硅碳负极材料
1.5 本文的立题依据与研究内容
第二章 材料合成、表征及测试方法
2.1 材料合成
2.1.1 化学试剂
2.1.2 实验仪器
2.2 材料表征
2.3 器件制备
2.3.1 极片制作
2.3.2 电池组装
2.4 电化学性能测试
第三章 碳纳米管、石墨烯与硅复合纳米材料的制备及储锂性能研究
3.1 引言
3.2 MWCNTs@Si复合纳米材料的制备、表征及锂电性能研究
3.2.1 MWCNTs@Si复合纳米材料的制备
3.2.2 MWCNTs@Si复合纳米材料的表征
3.2.3 MWCNTs@Si复合纳米材料的锂电性能研究
3.3 MWCNTs@Si/SiO_x@C复合纳米材料的制备及锂电性能研究
3.3.1 MWCNTs@Si/SiO_x@C复合纳米材料的制备
3.3.2 MWCNTs@Si/SiO_x@C复合纳米材料的表征及锂电性能研究
3.4 RGO@Si复合纳米材料的制备、表征及锂电性能研究
3.4.1 RGO@Si复合纳米材料的制备
3.4.2 RGO@Si复合纳米材料的表征
3.4.3 RGO@Si复合纳米材料的锂电性能研究
3.5 本章小结
第四章 模板法制备多孔硅碳复合纳米管及储锂性能研究
4.1 引言
4.2 不同模板制备核壳结构M@SiO_2复合纳米材料
4.2.1 不同模板制备核壳结构M@SiO_2
4.2.2 不同模板制备核壳结构M@SiO_2的表征及还原可行性研究
4.3 多孔Si@C复合纳米管的制备、表征及锂电性能研究
4.3.1 多孔Si@C复合纳米管的制备
4.3.2 多孔Si@C复合纳米管的形成机理分析
4.3.3 多孔Si@C复合纳米管的表征
4.3.4 多孔Si@C复合纳米管的锂电性能研究
4.4 VC添加剂对多孔Si@C复合纳米管的储锂性能影响
4.4.1 多孔Si@C复合纳米管的制备及VC添加电池组装
4.4.2 VC添加剂对多孔Si@C复合纳米管的锂电性能影响
4.5 本章小结
第五章 多孔硅碳复合材料的制备及储锂性能研究
5.1 引言
5.2 多孔Si/SiO_x复合纳米材料的制备、表征及锂电性能研究
5.2.1 多孔Si/SiO_x复合纳米材料的制备
5.2.2 多孔Si/SiO_x复合纳米材料的表征
5.2.3 多孔Si/SiO_x复合纳米材料的锂电性能研究
5.2.4 多孔Si/SiO_x复合纳米材料的嵌锂机制研究
5.3 超细多孔硅碳纳米材料的制备、表征及锂电性能研究
5.3.1 超细多孔硅碳纳米材料的制备
5.3.2 超细多孔硅的表征和形成机理分析
5.3.3 超细多孔硅碳材料的锂电性能研究
5.4 不同碳源制备多孔硅碳复合纳米材料及锂电性能研究
5.4.1 不同碳源多孔硅碳复合纳米材料的制备
5.4.2 CO_2制备多孔硅碳复合纳米材料的表征及形成机理分析
5.4.3 CO_2制备多孔硅碳复合纳米材料的锂电性能研究
5.4.4 喷雾干燥法制备多孔硅碳复合纳米材料
5.5 本章小结
第六章 结论
参考文献
致谢
个人简历
攻读学位期间发表的学术论文与取得的其它研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳/微结构Sn-C复合负极材料的制备及其充放电性能[J]. 周向阳,邹幽兰,杨娟,唐晶晶,赖延清,李劼. 粉末冶金材料科学与工程. 2012(02)
本文编号：3190742
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3190742.html
