锂离子电池硬碳负极的改性制备及电化学性能研究
发布时间：2021-09-11 17:17
锂离子电池是一种环境友好,能量密度高的化学电源,在很大程度上缓解了传统化石能源枯竭以及由使用化石能源带来的环境污染等问题。锂离子电池在日常生活中的应用十分广泛,人们对于锂离子电池的容量、循环等性能提出了更高的要求。电极材料对锂离子电池性能具有重要影响,开发高容量、高稳定性的电极材料对于锂离子电池性能提高具有重要影响。硬碳是一种容量较高,使用寿命长的碳基负极材料。但硬碳同时具有首圈库伦效率低等缺点,限制了硬碳的推广使用。本文主要通过氮掺杂及复合方式针对硬碳进行改性,以获得较大的容量及较高的库伦效率。采用化学气相沉积的方法制备了氮掺杂硬碳负极材料,CVD温度分别为300℃、400℃、500℃。当CVD温度为500℃时,首圈库伦效率71.18%,高于未经处理硬碳的67.12%;循环80圈后,CVD温度500℃氮掺杂硬碳负极放电容量261.8mAhg-1,比未经处理硬碳高35.1 mAhg-1。在循环7圈后,未经处理硬碳与氮掺杂硬碳库伦效率都可达到99%左右。通过机械混合并在一定温度下保温处理,制备SiOx/HC复合负极材料。S...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
至2050年世界能源需求[2]
富锂状态下的钴酸锂有锂离子从晶格中脱出，电子由负极，正极电位升高；由钴酸锂正极脱出的锂离子进入电解液，在负极移动，插入石墨间层，这个过程中 Co3+被氧化为 Co4+[]；负极，锂离子在负极与石墨发生反应，生成间层化合物，达到了存储电电时，负极有锂离子脱出，进入电解液，为保持电荷平衡，外电路流向正极，负极电位上升，正极电位下降；电解液中锂离子在电场扩散至正极，正极又处于富锂态，Co4+被还原至 Co3+。其中石墨负为插入机制[12]，锂离子可逆地插入、存储在碳负极中，如式(1-1)至电过程中电化学反应：极： LiCoO2→Li1-xCoO2+xLi++xe-极： C+xLi++xe-→CLix电过程中电化学反应：极： Li1-xCoO2+xLi++xe-→LiCoO2极： CLix→C+xLi++xe-
池、全固态电池和锂空气电池能量和功率密度 Ra作时，电解液中的锂离子在正负极间扩散，，这就要求正负极不可直接接触，不可有电负电极分离，一定的空隙结构可以使锂离子输阻力减小[52]。因此，如图 1-4 所示，隔膜性、循环性能、倍率性能及寿命[53-55]。为提条件[56-58]：时允许离子传输通过。机械性能，在不易被细小的颗粒破坏。稳定。在温度变化或电池工作时不易变形或润湿，良好的隔膜-电解液界面更有利于锂隙率，且分布均匀。电时，微孔可以闭合，切断电路，起到一定
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池隔膜技术研究进展[J]. 封志芳,肖勇,温旭明,周志军. 江西化工. 2019(01)
[2]A Review: Enhanced Anodes of Li/Na-Ion Batteries Based on Yolk–Shell Structured Nanomaterials[J]. Cuo Wu,Xin Tong,Yuanfei Ai,De-Sheng Liu,Peng Yu,Jiang Wu,Zhiming M.Wang. Nano-Micro Letters. 2018(03)
[3]全固态锂离子电池关键材料研究进展[J]. 李杨,丁飞,桑林,钟海,刘兴江. 储能科学与技术. 2016(05)
[4]不同分子量前驱物热解硬碳负极材料的储钠性能[J]. 邱珅,吴先勇,卢海燕,艾新平,杨汉西,曹余良. 储能科学与技术. 2016(03)
[5]锂离子电池SiOx（0<x≤2）基负极材料[J]. 刘欣,赵海雷,解晶莹,吕鹏鹏,王可,崔佳佳. 化学进展. 2015(04)
[6]锂离子电池隔膜研究与应用进展[J]. 刘全兵,毛国龙,张健,彭响方. 电源技术. 2015(04)
[7]全固态锂电池技术的研究现状与展望[J]. 许晓雄,邱志军,官亦标,黄祯,金翼. 储能科学与技术. 2013(04)
[8]静电纺丝法制备锂离子电池隔膜的研究进展[J]. 于建香,刘太奇. 新技术新工艺. 2012(05)
[9]铝/氟比对改性尖晶石锰酸锂性能的影响[J]. 金维华,蔡振平,温力蓉. 无机化学学报. 2007(09)
[10]锂离子电池正负极材料研究进展[J]. 任旭梅,吴川,何国蓉,李汉军,吴锋,王国庆,陈实. 化学研究与应用. 2000(04)
博士论文
[1]锂（钠）离子电池硬碳负极材料的制备与电化学性能研究[D]. 吕伟明.燕山大学 2016
[2]锂离子电池硅碳复合负极材料的合成及电化学性能研究[D]. 任文锋.中国科学院研究生院(过程工程研究所) 2016
硕士论文
[1]锂离子电池三元正极材料NCA的制备及改性研究[D]. 余剑琳.广东工业大学 2018
[2]锂离子电池硅氧碳复合负极材料的制备及电化学性能研究[D]. 钱玲芝.北京化工大学 2017
[3]锂离子电池Si/C负极材料电解液的研究[D]. 杨素慧.浙江大学 2016
[4]锂离子电池电解液色谱分析研究[D]. 谭立志.天津大学 2015
[5]均匀负载氧化镍纳米颗粒多孔硬碳球的制备及其电化学性能[D]. 张远航.天津大学 2014
[6]碳、ZnO/碳多孔微球制备及其在锂离子电池负极上的应用研究[D]. 曹阳.华中师范大学 2009
本文编号：3393401
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
至2050年世界能源需求[2]
富锂状态下的钴酸锂有锂离子从晶格中脱出，电子由负极，正极电位升高；由钴酸锂正极脱出的锂离子进入电解液，在负极移动，插入石墨间层，这个过程中 Co3+被氧化为 Co4+[]；负极，锂离子在负极与石墨发生反应，生成间层化合物，达到了存储电电时，负极有锂离子脱出，进入电解液，为保持电荷平衡，外电路流向正极，负极电位上升，正极电位下降；电解液中锂离子在电场扩散至正极，正极又处于富锂态，Co4+被还原至 Co3+。其中石墨负为插入机制[12]，锂离子可逆地插入、存储在碳负极中，如式(1-1)至电过程中电化学反应：极： LiCoO2→Li1-xCoO2+xLi++xe-极： C+xLi++xe-→CLix电过程中电化学反应：极： Li1-xCoO2+xLi++xe-→LiCoO2极： CLix→C+xLi++xe-
池、全固态电池和锂空气电池能量和功率密度 Ra作时，电解液中的锂离子在正负极间扩散，，这就要求正负极不可直接接触，不可有电负电极分离，一定的空隙结构可以使锂离子输阻力减小[52]。因此，如图 1-4 所示，隔膜性、循环性能、倍率性能及寿命[53-55]。为提条件[56-58]：时允许离子传输通过。机械性能，在不易被细小的颗粒破坏。稳定。在温度变化或电池工作时不易变形或润湿，良好的隔膜-电解液界面更有利于锂隙率，且分布均匀。电时，微孔可以闭合，切断电路，起到一定
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池隔膜技术研究进展[J]. 封志芳,肖勇,温旭明,周志军. 江西化工. 2019(01)
[2]A Review: Enhanced Anodes of Li/Na-Ion Batteries Based on Yolk–Shell Structured Nanomaterials[J]. Cuo Wu,Xin Tong,Yuanfei Ai,De-Sheng Liu,Peng Yu,Jiang Wu,Zhiming M.Wang. Nano-Micro Letters. 2018(03)
[3]全固态锂离子电池关键材料研究进展[J]. 李杨,丁飞,桑林,钟海,刘兴江. 储能科学与技术. 2016(05)
[4]不同分子量前驱物热解硬碳负极材料的储钠性能[J]. 邱珅,吴先勇,卢海燕,艾新平,杨汉西,曹余良. 储能科学与技术. 2016(03)
[5]锂离子电池SiOx（0<x≤2）基负极材料[J]. 刘欣,赵海雷,解晶莹,吕鹏鹏,王可,崔佳佳. 化学进展. 2015(04)
[6]锂离子电池隔膜研究与应用进展[J]. 刘全兵,毛国龙,张健,彭响方. 电源技术. 2015(04)
[7]全固态锂电池技术的研究现状与展望[J]. 许晓雄,邱志军,官亦标,黄祯,金翼. 储能科学与技术. 2013(04)
[8]静电纺丝法制备锂离子电池隔膜的研究进展[J]. 于建香,刘太奇. 新技术新工艺. 2012(05)
[9]铝/氟比对改性尖晶石锰酸锂性能的影响[J]. 金维华,蔡振平,温力蓉. 无机化学学报. 2007(09)
[10]锂离子电池正负极材料研究进展[J]. 任旭梅,吴川,何国蓉,李汉军,吴锋,王国庆,陈实. 化学研究与应用. 2000(04)
博士论文
[1]锂（钠）离子电池硬碳负极材料的制备与电化学性能研究[D]. 吕伟明.燕山大学 2016
[2]锂离子电池硅碳复合负极材料的合成及电化学性能研究[D]. 任文锋.中国科学院研究生院(过程工程研究所) 2016
硕士论文
[1]锂离子电池三元正极材料NCA的制备及改性研究[D]. 余剑琳.广东工业大学 2018
[2]锂离子电池硅氧碳复合负极材料的制备及电化学性能研究[D]. 钱玲芝.北京化工大学 2017
[3]锂离子电池Si/C负极材料电解液的研究[D]. 杨素慧.浙江大学 2016
[4]锂离子电池电解液色谱分析研究[D]. 谭立志.天津大学 2015
[5]均匀负载氧化镍纳米颗粒多孔硬碳球的制备及其电化学性能[D]. 张远航.天津大学 2014
[6]碳、ZnO/碳多孔微球制备及其在锂离子电池负极上的应用研究[D]. 曹阳.华中师范大学 2009
本文编号：3393401
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