C和TiO 2 对Si包覆的电化学性能对比研究以及包覆层的掺杂研究

发布时间：2022-10-06 10:03

　　锂离子电池中针对Si负极问题的解决思路已经比较明确:即通过将纳米级Si颗粒进行包覆后搭建体积膨胀空间,然后再用强化层分割包覆的分级复合结构加以解决。在复合结构中,碳是常用的包覆缓冲层,而TiO₂常用于结构束缚。尽管这种结构设计能使Si的电化学性能大幅提升,但包覆层以及多层包覆结构对Si电化学性能的影响并不是十分明确,多层包覆结构的表面改性研究比较罕见。本论文通过对Si@C,Si@TiO₂和Si@C@TiO₂三种包覆结构的对比研究,探究不同包覆层对Si电化学响应过程的影响;同时鉴于TiO₂结构易调控且缺陷态TiO₂具有更好的电化学性能,因此通过将Si@C@TiO₂分别在H₂和NH₃气氛中处理得到含不同缺陷态TiO₂的包覆结构来探究其对电化学性能的影响;碳包覆层的改性主要以掺杂N的作用较为明显,但Si@C@TiO₂中C层难以进行有效掺杂且掺杂所需的的高温会引起TiO

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 锂离子电池简介
        1.2.1 锂离子电池发展简史
        1.2.2 锂离子电池常用术语介绍
        1.2.3 锂离子电池结构简介
    1.3 锂离子电池负极材料及研究进展
        1.3.1 硅基负极材料
        1.3.2 碳基负极材料
    1.4 论文的选题依据及研究内容
第二章 试样制备方法与表征手段
    2.1 硅基包覆结构制备方法
        2.1.1 Si@C核-壳结构制备方法
        2.1.2 Si@TiO_2核-壳结构制备方法
        2.1.3 Si@C@TiO_2 核-壳-壳结构制备方法
        2.1.4 缺陷态核-壳-壳结构的制备方法
        2.1.5 氮掺杂碳材料的制备方法
    2.2 表征方法
    2.3 电池的封装和电化学性能测试
        2.3.1 电池组装
        2.3.2 电化学性能测试
第三章 硅基包覆结构作为锂离子电池负极材料的电化学性能研究
    3.1 引言
    3.2 样品基本性质的测试与表征
        3.2.1 XRD分析
        3.2.2 Raman分析
        3.2.3 SEM分析
        3.2.4 TEM分析
    3.3 电化学性能测试及分析
        3.3.1 循环与倍率性能对比
        3.3.2 充放电平台曲线
        3.3.3 循环伏安测试与阻抗谱
    3.4 循环前后的SEM表征
    3.5 本章小结
第四章 缺陷态Si@C@TiO_2作为锂离子电池负极材料的电化学性能研究
    4.1 引言
    4.2 样品基本性质的测试与表征
        4.2.1 XRD分析
        4.2.2 Raman分析
        4.2.3 XPS分析
        4.2.4 SEM分析
        4.2.5 TEM分析
    4.3 电化学性能测试及分析
        4.3.1 循环与倍率性能测试
        4.3.2 充放电平台曲线
        4.3.3 循环伏安测试与阻抗谱分析
    4.4 循环前后电极的SEM表征
    4.5 本章小结
第五章 氮掺杂碳材料的电化学性能研究
    5.1 引言
    5.2 样品基本性质的测试与表征
        5.2.1 XRD和 TEM分析
        5.2.2 SEM分析
        5.2.3 BET分析
        5.2.4 Raman分析
        5.2.5 傅里叶变换红外(FTIR)光谱和热重分析
        5.2.6 XPS分析
    5.3 电化学性能测试及分析
        5.3.1 循环与倍率性能表征
        5.3.2 充放电平台曲线
        5.3.3 CV曲线及赝电容分析
        5.3.4 阻抗及扩散系数研究
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 结论
    6.2 本论文创新处
    6.3 展望
参考文献
在学期间研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]碳化芦苇叶直接制备高性能Si/C锂离子电池负极试验[J]. 王洁,张健,于样,张涌,朱秀英,岳宏芫,王子奇,周文豪.  林业工程学报. 2019(05)



本文编号：3686773