锂电池Si-Sb/C复合负极材料的制备及其电化学性能研究
发布时间：2021-09-18 16:44
自从进入到20世纪90年代初以来,锂离子电池作为一种新型的、环境友好的可再生储能装置已被广泛的用作各种商品的电源,范围小至手机、笔记本电脑等各种便携式电子设备大至电动汽车、轻轨云轨等交通工具。随着人们不断增长的物质需求,对于锂离子电池也逐渐有了更高的要求,追求更高容量和长循环寿命的锂离子电池是现今商业化锂离子电池行业的共同目标。而商业化负极（石墨碳）,由于它的比容量较低（372mAhg-1）,成为现今实现这一目标的主要障碍,从而使得人们广泛研究各种负极材料。硅,由于它巨大的理论比容量（4200 mAhg-1）和较低的工作电压（约0.5V vs Li/Li+）有望成为下一代锂离子电池负极材料。但是硅在脱嵌锂过程中存在的巨大体积膨胀（可达400%）最终导致材料的粉化和电接触损失,因此限制了硅基材料的广泛应用。本文主要是通过掺杂惰性金属锑（Sb）和包覆碳两种方法相结合来制备二元的硅基复合材料,从而达到改善硅基负极材料电化学性能的目的,主要内容及结论如下:1、采用聚苯胺（PANI）作为碳源,通过化学还原法首先制备惰性金属锑（Sb）,之后再通过物理机械球磨法和随后的高温煅烧来得到Si-Sb/C复...
【文章来源】：深圳大学广东省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 锂离子电池系统的基本原理及特点
1.3 锂离子电池正极材料
1.4 锂离子电池电解液及隔膜
1.5 锂离子电池负极材料的分类
1.6 硅基负极材料的合成与制备方法
1.6.1 机械球磨法
1.6.2 溶胶-凝胶法
1.6.3 碳热还原法
1.6.4 化学气相沉积法（CVD）
1.6.5 水热法
1.6.6 静电纺丝法
1.7 硅基负极材料的改性研究
1.7.1 材料复合化
1.7.2 形貌改善
1.8 论文创新点
第2章 材料的制备及分析测试方法
2.1 实验主要试剂和仪器
2.1.1 主要实验试剂
2.1.2 主要实验仪器和测试仪器
2.2 电极的制备及电池的组装
2.2.1 电极的制备
2.2.2 电池的组装
2.3 物理性能测试
2.3.1 X-射线衍射（XRD）
2.3.2 扫描电子显微镜（SEM）
2.3.3 透射电子显微镜（TEM）
2.3.4 能谱分析（EDS）
2.3.5 热重分析（TG）
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
2.4.3 电化学阻抗法
第3章 聚苯胺为碳源的Si-Sb/C复合负极材料的制备及电化学性能研究
3.1 引言
3.2 PANI为碳源的Si-Sb/C负极材料的制备
3.3 PANI为碳源的Si-Sb/C负极材料的相结构和微观形貌
3.3.1 材料的XRD分析
3.3.2 材料的EDS分析
3.3.3 材料的SEM分析
3.3.4 材料的TEM分析
3.3.5 材料烧结温度的探索
3.4 PANI为碳源的Si-Sb/C负极材料的电化学性能
3.4.1 材料的首次充放电曲线分析
3.4.2 材料的循环性能和倍率性能
3.4.3 负极材料的高低温性能分析
3.4.4 材料循环伏安曲线分析
3.4.5 材料交流阻抗图分析
3.5 本章小结
第4章 聚丙烯腈为碳源的Si-Sb/C复合负极材料的制备及电化学性能研究
4.1 引言
4.2 PAN为碳源的Si-Sb/C负极材料的制备
4.2.1 材料的合成
4.2.2 材料煅烧温度的探索
4.2.3 材料的物相分析
4.2.4 材料的微观形貌分析
4.3 PAN为碳源的Si-Sb/C负极材料的电化学性能
4.3.1 材料的首次充放电曲线分析
4.3.2 材料的循环性能和倍率性能
4.3.3 粘结剂的选择对材料电化学性能的影响
4.3.4 材料的循环伏安曲线分析
4.3.5 材料的交流阻抗图分析
4.4 本章小结
第5章 Si-Sb/C纳米纤维复合负极材料的制备及电化学性能研究
5.1 引言
5.2 Si-Sb/C纳米纤维材料的制备方法
5.2.1 Si-Sb/C纳米纤维材料的温度条件探索
5.2.2 Si-Sb/C纳米纤维材料的XRD分析
5.2.3 Si-Sb/C纳米纤维材料的EDS分析
5.2.4 烧结前样品的形貌
5.2.5 煅烧后材料形貌的变化
5.2.6 Si-Sb/C纳米纤维复合负极材料的TEM分析
5.3 材料的电化学测试
5.3.1 Si-Sb/C纳米纤维复合负极材料的循环性能分析
5.3.2 Si-Sb/C纳米纤维复合负极材料的倍率性能分析
5.3.3 Si-Sb/C纳米纤维复合负极材料的首次充放电曲线
5.3.4 Si-Sb/C纳米纤维复合负极材料的CV分析
5.3.5 Si-Sb/C纳米纤维复合负极材料EIS图谱分析
5.4 本章小结
第6章 结论
参考文献
攻读硕士期间的研究成果
致谢
本文编号：3400486
【文章来源】：深圳大学广东省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 锂离子电池系统的基本原理及特点
1.3 锂离子电池正极材料
1.4 锂离子电池电解液及隔膜
1.5 锂离子电池负极材料的分类
1.6 硅基负极材料的合成与制备方法
1.6.1 机械球磨法
1.6.2 溶胶-凝胶法
1.6.3 碳热还原法
1.6.4 化学气相沉积法（CVD）
1.6.5 水热法
1.6.6 静电纺丝法
1.7 硅基负极材料的改性研究
1.7.1 材料复合化
1.7.2 形貌改善
1.8 论文创新点
第2章 材料的制备及分析测试方法
2.1 实验主要试剂和仪器
2.1.1 主要实验试剂
2.1.2 主要实验仪器和测试仪器
2.2 电极的制备及电池的组装
2.2.1 电极的制备
2.2.2 电池的组装
2.3 物理性能测试
2.3.1 X-射线衍射（XRD）
2.3.2 扫描电子显微镜（SEM）
2.3.3 透射电子显微镜（TEM）
2.3.4 能谱分析（EDS）
2.3.5 热重分析（TG）
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
2.4.3 电化学阻抗法
第3章 聚苯胺为碳源的Si-Sb/C复合负极材料的制备及电化学性能研究
3.1 引言
3.2 PANI为碳源的Si-Sb/C负极材料的制备
3.3 PANI为碳源的Si-Sb/C负极材料的相结构和微观形貌
3.3.1 材料的XRD分析
3.3.2 材料的EDS分析
3.3.3 材料的SEM分析
3.3.4 材料的TEM分析
3.3.5 材料烧结温度的探索
3.4 PANI为碳源的Si-Sb/C负极材料的电化学性能
3.4.1 材料的首次充放电曲线分析
3.4.2 材料的循环性能和倍率性能
3.4.3 负极材料的高低温性能分析
3.4.4 材料循环伏安曲线分析
3.4.5 材料交流阻抗图分析
3.5 本章小结
第4章 聚丙烯腈为碳源的Si-Sb/C复合负极材料的制备及电化学性能研究
4.1 引言
4.2 PAN为碳源的Si-Sb/C负极材料的制备
4.2.1 材料的合成
4.2.2 材料煅烧温度的探索
4.2.3 材料的物相分析
4.2.4 材料的微观形貌分析
4.3 PAN为碳源的Si-Sb/C负极材料的电化学性能
4.3.1 材料的首次充放电曲线分析
4.3.2 材料的循环性能和倍率性能
4.3.3 粘结剂的选择对材料电化学性能的影响
4.3.4 材料的循环伏安曲线分析
4.3.5 材料的交流阻抗图分析
4.4 本章小结
第5章 Si-Sb/C纳米纤维复合负极材料的制备及电化学性能研究
5.1 引言
5.2 Si-Sb/C纳米纤维材料的制备方法
5.2.1 Si-Sb/C纳米纤维材料的温度条件探索
5.2.2 Si-Sb/C纳米纤维材料的XRD分析
5.2.3 Si-Sb/C纳米纤维材料的EDS分析
5.2.4 烧结前样品的形貌
5.2.5 煅烧后材料形貌的变化
5.2.6 Si-Sb/C纳米纤维复合负极材料的TEM分析
5.3 材料的电化学测试
5.3.1 Si-Sb/C纳米纤维复合负极材料的循环性能分析
5.3.2 Si-Sb/C纳米纤维复合负极材料的倍率性能分析
5.3.3 Si-Sb/C纳米纤维复合负极材料的首次充放电曲线
5.3.4 Si-Sb/C纳米纤维复合负极材料的CV分析
5.3.5 Si-Sb/C纳米纤维复合负极材料EIS图谱分析
5.4 本章小结
第6章 结论
参考文献
攻读硕士期间的研究成果
致谢
本文编号：3400486
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