钴基碳酸盐的合成、表征及其储锂性能研究
发布时间：2021-09-13 14:10
过渡金属碳酸盐由于其合成方法简单、成本低廉以及高的理论容量,而成为了一种备受关注的新型锂离子电池负极材料。但在实际操作中,电池的容量却很难达到理论容量,这是由于电极材料本身的结构、导电性等因素限制了其容量的发挥。因此,本文以钴基碳酸盐为主体,通过设计合理的微观结构、复合还原性氧化石墨烯（rGO）等方法来提高材料的结构稳定性以及导电性,从而改善电极材料的循环性能以及倍率性能,并对其储锂反应机理以及电化学行为进行了深入的探讨与研究。主要的研究内容如下:（1）使用简单的一步溶剂热法合成了单分散的由超薄纳米片组装而成的CoCO3微椭球,并对其储锂机理进行了研究。在电化学性能的测试中,该电极材料在500mA g-1的电流密度下,首次库伦效率高达75.2%,并且在经过500圈的长循环后,电池的性能仍没有衰减,放电比容量为1475 mAh g-1,容量保持率达到138%。在倍率性能的测试中,当电流密度达到2000 mA g-1的大电流密度时,其可逆比容量仍然保持663 mAh g-1。我们还...
【文章来源】：安徽工业大学安徽省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
“钴酸锂-石墨”LIB结构及电极反应示意图
第一章 图1.1所示，锂离子电池的主要组成部分有正负极、隔膜、电解液以及承料的集流体铝箔和铜箔。目前商业化的锂离子电池的正极材料一般为含锂属氧化物，如三元材料（NCM，NCA）、尖晶石型锰酸锂和富锂氧化物等料多为碳材料，其中石墨由于其成本低、工作电势低和出色的循环稳定化锂离子电池使用最多的负极材料。除此之外，负极材料还有金属氧化、氮化物、以及合金化材料等（图 1.2）。隔膜的主要功能是使锂离子电池分隔开来，避免正负极直接接触而造成短路，并且允许电解质离子自由此隔膜需要具有良好的离子通过性，主要是允许锂离子自由的通过，同的绝缘体，其材质一般为聚合物，通常使用的是PE、PP或它们的复合膜是由电解质锂盐（高氯酸锂、六氟磷酸锂、六氟硼化锂等）和有机溶剂酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯等）按一定的比例配制而成。它在锂离子主要起到在正负极之间传导离子的作用。
图 1.3 扣式锂离子电池和电池组电极材料的各种性能参数[7]Figure 1.3 Various performance metrics of electrodes in LIBs from coin cells tobattery packs锂离子电池由于其优异的储能特性，被广泛的应用于我们生活的各个领域。这造成人们在生活中使用锂离子电池的相关产品时，都会去特别关注一些技术参，以此来衡量该电池性能的“优劣”。如图 1.3 所示，无论是实验室常用的扣式锂子电池还是实际应用中的电池组电极材料，其关注的主要性能参数如下：（1）容量 容量是指充满电的锂离子电池放电到截止电压时，所能够提供的总电量。容量的单位一般为“mAh”（毫安时）或“Ah”（安时），在使用时又有额容量和实际容量的区别。额定容量一般指在比较理想的温度、湿度环境下，以某特定的放电电流测得的容量。而实际容量的大小一般比额定容量小一些，这是由实际容量与充放电倍率以及使用环境，如湿度、温度等因素密切相关。作为评估锂离子电池性能好坏最重要的依据之一，容量一直是人们关心的首要题。随着科技的发展，智能手机开始普及，功能也逐渐多样化，但是手机的实际用时间却没有增加，有些甚至使用时间更短了，这是由于手机的功耗越来越大，
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池正极三元材料的研究进展及应用[J]. 蔡少伟. 电源技术. 2013(06)
[2]三元材料在锂离子动力电池上的应用[J]. 朱广焱,刘雪省,潘磊,蒋宁懿. 电源技术. 2009(07)
[3]锂离子电池正极材料LiMn2O4的研究进展[J]. 郑子山,唐子龙,张中太,沈万慈. 无机材料学报. 2003(02)
本文编号：3395012
【文章来源】：安徽工业大学安徽省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
“钴酸锂-石墨”LIB结构及电极反应示意图
第一章 图1.1所示，锂离子电池的主要组成部分有正负极、隔膜、电解液以及承料的集流体铝箔和铜箔。目前商业化的锂离子电池的正极材料一般为含锂属氧化物，如三元材料（NCM，NCA）、尖晶石型锰酸锂和富锂氧化物等料多为碳材料，其中石墨由于其成本低、工作电势低和出色的循环稳定化锂离子电池使用最多的负极材料。除此之外，负极材料还有金属氧化、氮化物、以及合金化材料等（图 1.2）。隔膜的主要功能是使锂离子电池分隔开来，避免正负极直接接触而造成短路，并且允许电解质离子自由此隔膜需要具有良好的离子通过性，主要是允许锂离子自由的通过，同的绝缘体，其材质一般为聚合物，通常使用的是PE、PP或它们的复合膜是由电解质锂盐（高氯酸锂、六氟磷酸锂、六氟硼化锂等）和有机溶剂酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯等）按一定的比例配制而成。它在锂离子主要起到在正负极之间传导离子的作用。
图 1.3 扣式锂离子电池和电池组电极材料的各种性能参数[7]Figure 1.3 Various performance metrics of electrodes in LIBs from coin cells tobattery packs锂离子电池由于其优异的储能特性，被广泛的应用于我们生活的各个领域。这造成人们在生活中使用锂离子电池的相关产品时，都会去特别关注一些技术参，以此来衡量该电池性能的“优劣”。如图 1.3 所示，无论是实验室常用的扣式锂子电池还是实际应用中的电池组电极材料，其关注的主要性能参数如下：（1）容量 容量是指充满电的锂离子电池放电到截止电压时，所能够提供的总电量。容量的单位一般为“mAh”（毫安时）或“Ah”（安时），在使用时又有额容量和实际容量的区别。额定容量一般指在比较理想的温度、湿度环境下，以某特定的放电电流测得的容量。而实际容量的大小一般比额定容量小一些，这是由实际容量与充放电倍率以及使用环境，如湿度、温度等因素密切相关。作为评估锂离子电池性能好坏最重要的依据之一，容量一直是人们关心的首要题。随着科技的发展，智能手机开始普及，功能也逐渐多样化，但是手机的实际用时间却没有增加，有些甚至使用时间更短了，这是由于手机的功耗越来越大，
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池正极三元材料的研究进展及应用[J]. 蔡少伟. 电源技术. 2013(06)
[2]三元材料在锂离子动力电池上的应用[J]. 朱广焱,刘雪省,潘磊,蒋宁懿. 电源技术. 2009(07)
[3]锂离子电池正极材料LiMn2O4的研究进展[J]. 郑子山,唐子龙,张中太,沈万慈. 无机材料学报. 2003(02)
本文编号：3395012
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