硅碳-石墨复合负极材料的制备及性能研究
发布时间：2021-10-08 07:45
随着电子终端产品的推广和新能源汽车行业的蓬勃发展,市场对锂离子电池的能量密度和循环性能都提出了更高的要求,但是传统的商业化石墨负极材料的理论比容量较低,因此硅负极由于具有高容量优势在储能行业中被寄予厚望。在作为锂离子电池负极材料时能够大幅度提高锂离子电池的体积能量密度,但是硅作为一种半导体材料其导电能力较差,同时在充放电过程中巨大的体积膨胀使电极粉化破碎被破坏并造成电极失效,因此导致硅材料很难应用到实际生产中。为改善锂离子电池硅基负极材料存在的短板,制备出高比容量、循环寿命长、价格合理的锂离子电池负极材料,本文以纳米硅和人造石墨为原料,并用沥青对纳米硅和人造石墨材料进行二次包覆制备出克容量高、循环性能优异的硅碳-石墨复合材料。（1）对商业化的石墨材料和纳米硅碳材料进行筛选和评估,经电化学测试发现纳米硅首次放电比容量达到3605mAh/g,但充电比容量仅有619mAh/g,商业化石墨的充电比容量为354.9mAh/g。在此基础上,将纳米硅、石墨复合后在同样的条件进行电性能测试,发现将3%的纳米硅与人造石墨混合后复合体系的充电比容量为431.6mAh/g,是石墨的1.2倍左右。根据纳米硅和...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１锂离子电池充放电工作原理??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池纳米硅碳负极材料研发进展[J]. 陆浩,李金熠,刘柏男,褚赓,徐泉,李阁,罗飞,郑杰允,殷雅侠,郭玉国,李泓. 储能科学与技术. 2017(05)
[2]锂离子电池高容量硅碳负极材料研究进展[J]. 刘柏男,徐泉,褚赓,陆浩,殷雅侠,罗飞,郑杰允,郭玉国,李泓. 储能科学与技术. 2016(04)
[3]锂离子电池基础科学问题（Ⅷ）——负极材料[J]. 罗飞,褚赓,黄杰,孙洋,李泓. 储能科学与技术. 2014(02)
本文编号：3423725
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１锂离子电池充放电工作原理??
提高了?１０ｍＡｈ／ｇ。??－＞?８３?＇??？?〇）?＾＾＞０〇〇〇〇ＯＯＣ〇ｆＸ＞ＣＸＪ｛：ＸＸ＞ＯＯＯＯＤＯＯＯＯＯＯ?〇〇〇〇＜＞??．?，．Ｑ〇ｒ－?３０?Ｖ??Ｅ?Ｓ３??々?？??ｏ?！?ｏ??邕幻；？??ＣＯ??Ｏ??．ｙ??１２３??这?？?Ｃ?１４０?ｒｒ?ＡｌＶｇ??—?〇?Ｃ?２ＱＤ?？ｒ／ｄｉ，＜Ｑ??！?０１ｏ??０?１０００?２：００?３０００?４Ｘ０??Ａｎｏｄｅ?Ｓｐｅｃｉｅ?Ｃａｐａｃｉｔｙ?／?ｒｎ?Ａｈ?ｇ??图１．２全电池整体比容量与负极比容量的关系（１８６５０型）［１５］??目前，已被开发出来的的锂离子电池负极材料主要有以石墨材料为代表的??碳材料、硅基材料、过渡金属氧化物、锡基材料等。目前储锂容量最高的锂离??子电池负极材料是硅基材料，也被认为是最有前途的下一代锂离子电池负极材??料，受到各国研究人员的广泛关注。??（一）石墨及石墨化负极??目前商业化锂离子电池材料以石墨为代表的碳基负极材料为主，充放电过??程中锂离子严格按照从负极层间脱出和嵌入的原则。碳基材料的锂离子脱嵌电??位较低，且不存在金属锂负极在充放电过程中的锂枝晶问题因此安全性更高。??主流碳基负极包括三种［１６］：石墨、硬碳和软碳材料。石墨具有有序的层状结构，??在锂离子脱嵌过程中结构稳定不易破坏，循环性能好并且可以形成稳定的ＳＥＩ??膜，因此成为应用最多的负极材料。软碳和硬碳的物理性质直接影响了其电化??学性能，硬碳因为可逆容量较低限制了其大规模商业化应用［１６］。碳基负极的缺??点同样明显：一是锂离子在其中的脱嵌电位较低；而是石墨类负极材料对电解??液有一定的挑剔性，某
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【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池纳米硅碳负极材料研发进展[J]. 陆浩,李金熠,刘柏男,褚赓,徐泉,李阁,罗飞,郑杰允,殷雅侠,郭玉国,李泓. 储能科学与技术. 2017(05)
[2]锂离子电池高容量硅碳负极材料研究进展[J]. 刘柏男,徐泉,褚赓,陆浩,殷雅侠,罗飞,郑杰允,郭玉国,李泓. 储能科学与技术. 2016(04)
[3]锂离子电池基础科学问题（Ⅷ）——负极材料[J]. 罗飞,褚赓,黄杰,孙洋,李泓. 储能科学与技术. 2014(02)
本文编号：3423725
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