微胶囊结构的锂电池复合电极材料研制及其电化学储能特性研究

发布时间：2024-04-11 20:52

　　高能量密度锂电池是当前电池领域迫切需要研究的一个方向。目前,锂离子电池负极材料容量较低是限制高能量密度锂离子电池发展的重要问题之一。然而,高理论容量的负极材料往往存在着充放电过程中大的体积变化、电极易粉化破裂,从而导致电池容量迅速衰减等问题。高理论能量密度的锂硫电池因近年来的迅速发展而备受关注,但充放电过程中硫的体积膨胀、低库仑效率和多硫化物的“穿梭效应”等问题一直限制着锂硫电池的工业化发展。目前各种电子消费产品和电动汽车的市场规模不断扩大,开发高性能储能材料已成为当前的研究重点。本论文以水包油乳液体系为基础,设计了具有微胶囊结构的一系列复合电极材料,有效改善了锂电池电极材料的储锂性能。相关研究工作包括:(1)利用水包油乳液体系制备了硅(Si)纳米颗粒填充的微型碳胶囊。当用作锂电池负极时,在锂化和脱锂过程中,微胶囊为Si的体积变化留有足够的空间;Si颗粒受到壳层的保护,减少了材料的损失和避免一些副反应的影响;导电壳改善了复合材料的导电性。研究发现,所制备的硅填充碳胶囊负极具有良好的电化学性能,包括稳定的容量和良好的倍率性能。在1.9 A g-1的电流密度下循环500次后,电池容量依然保...

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1锂离子电池的电化学机理图[63]

安徽师范大学硕士论文21.2锂电池结构与工作机制1.2.1锂离子电池组成及工作原理图1.1锂离子电池的电化学机理图[63]。Figure1.1SchematicoftheelectrochemicalmechanismofLi-ionbattery.锂离子电池的电极能够可逆地嵌入....

图1.2锂硫电池的电化学机理图[71]

安徽师范大学硕士论文21.2锂电池结构与工作机制1.2.1锂离子电池组成及工作原理图1.1锂离子电池的电化学机理图[63]。Figure1.1SchematicoftheelectrochemicalmechanismofLi-ionbattery.锂离子电池的电极能够可逆地嵌入....

图1.3纳米多孔硅球合成流程示意图[84]

安徽师范大学硕士论文31.3锂电池研究进展分析1.3.1锂离子电池负极碳基材料是目前应用较为广泛的锂离子电池负极材料[72,73]。以石墨为例，由于其地壳储量丰富、价格低廉、导电性好，使得这种材料能够广泛的商业化应用在锂离子电池之中。然而，因理论容量不高（372mAhg-1）、循....

图1.4空心PD@HCS/S结构示意图及其在放电过程中的工作机理[88]

安徽师范大学硕士论文5中空的纳米结构和较强的化学吸附能力，Pd@HCS可以有效地减轻LiPS在物理和化学途径中的“穿梭效应”。在0.2C下，Pd@HCS/S电极的初始容量为1306mAhg-1，100次循环后容量为885mAhg-1，显示了优异的循环稳定性。高硫负载5.88mgc....

本文编号：3951130