纳米多孔硅基负极材料的改性与储锂性能研究

发布时间：2024-05-10 23:12

　　随着社会的发展和科技的进步,人们对高比能锂离子电池的需求日益迫切。但目前商业石墨基负极材料由于比较低的理论容量(372 mAh g-1)已不能满足当前市场的需要。因此,开发新一代高比容负极材料成为了研究的重点。在众多的备选材料中,硅(Si)这一合金型负极材料由于理论容量高、储量丰富、价格便宜等优点而被广泛关注。但是,硅作为一种半导体材料,其本征导电性比较差。而且在充放电循环过程中体积膨胀大(>300%),容易导致结构崩塌,不稳定电极电解质界面,最终活性材料脱落电极损坏。基于上述问题,本文采用去合金化方法对硅负极材料进行纳米化处理,并且选取合适的金属/碳材料进行导电改性,进而得到电化学性能优良的硅基负极材料。本文的主要研究内容如下:(1)结合合金相图分析,精心设计并炼制了不同比例的Si Al、SiNiAl、SiZnAl等合金,通过优化腐蚀条件,选择合适的腐蚀条件刻蚀化学性质较活泼铝原子,从而得到三维互连的纳米孔道结构,如纳米大孔(MP)Si/Ni,纳米多孔(NP)SiAl和Si Zn复合材料。随后进行导电改性处理,改善硅的导电性能。(2)对所制备的MP-Si/Ni/C、NP-SiA...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1锂离子电池工作原理示意图[16]

济南大学硕士学位论文3总反应：LiCoO2+6C→Li1-xCoO2+LixC6图1.1锂离子电池工作原理示意图[16]对于由金属锂作为对电极的半电池而言，放电过程中，Li+嵌入电极材料结构中；而充电过程中，Li+从电极脱出沉积在金属锂表面。1.2锂离子电池负极材料的研究进展作为....

图1.2不同反应机理负极材料分类图[17]

纳米多孔硅基负极材料的改性与储锂性能研究4研究者们根据脱嵌锂的机理不同，通常将负极材料分为三类：（1）嵌入型负极：碳基材料、Li4Ti5O12和TiO2；（2）转化型负极：过渡金属化合物，如：氧化物、氮化物、磷化物等；（3）合金型负极：Si、Ge、Sn等。图1.2不同反应机理负极....

图1.33DFe3O4@RGO的储锂示意图及循环性能对比[24]

。几乎单分散的Fe3O4纳米粒子被柔性3DRGO网络紧密包裹，显著提高了Fe3O4的电化学利用率。3DFe3O4@RGO复合材料作为锂离子电池负极具有优异的电化学性能。柔性RGO纳米片与Fe3O4纳米粒子之间的空隙不仅可以作为电解质储集层，大大缩短Li的扩散距离，而且为Li的快速....

图3.2MP-Si/Ni/C复合材料(a),Si(b),C(c)和Ni(d)选定区域的元素映射分布图

纳米多孔硅基负极材料的改性与储锂性能研究18nm的高度有序晶格条纹符合Si结构的（111）晶面[57,58]。图3.2MP-Si/Ni/C复合材料(a),Si(b),C(c)和Ni(d)选定区域的元素映射分布图图3.3Si9Ni1Al90三元合金(a)和去合金化后(b)样品的ED....

本文编号：3969158