锂离子电池硅基负极材料的制备及性能研究

发布时间：2017-11-27 11:20

  本文关键词：锂离子电池硅基负极材料的制备及性能研究

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【摘要】：随着石油能源的消耗,电动汽车的需求有了极大增长,同时人们对便携式电子设备的需求也在逐年升高,所以需要对方便携带、安全性好、成本低廉、对环境影响较小的锂离子电池负极材料进一步深入研发。硅基负极材料由于高达4200 mAh/g的理论比容量,得到众多学者的关注。而且硅在自然界中贮量丰富,成本较低。但是在充放电过程中,伴随很大的体积变化(300%),电极材料结构遭到破坏,导致电极材料与集流体的分离,容量迅速衰减,循环性能很差。本文首先对纯硅材料的电化学性能进行了研究,微米硅和球磨后硅的首次可逆容量分别是1517 m Ah/g和1128.1 mAh/g,10个循环之后放电比容量降到只有126 mAh/g和190 mAh/g,表现出很差的循环稳定性,通过对比可发现,经过球磨的Si的电化学性能要优于未球磨Si,说明球磨有利于硅电化学性能一定程度的提高。通过进行不同硅碳比的掺杂得到硅碳复合负极材料,将硅的高比容量与石墨材料良好的循环稳定性的优点结合起来。通过对不同硅碳比的的复合材料的形貌和电化学性能分析可以得出,当硅的含量为50%时,复合材料的电化学性能最好,首次放电比容量和充电比容量为1130.7 mAh/g和817.2 m Ah/g,5个循环后放电比容量剩下434.6mAh/g,经过50个循环后放电比容量仍然有279 mAh/g。具有较好的首次放电比容量和比较稳定的循环稳定性,但是容量损失还是比较严重,需要进一步提高。通过对不同球磨时间、不同碳源、不同导电剂的复合负极材料的形貌以及电化学性能研究,找到最佳条件。在最佳条件下,以二氧化钛、微米硅、中间相碳微球为原料,通过两步球磨法制备了复合负极材料从而对硅基负极材料进一步掺杂改性。
【学位授予单位】：大连工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM912

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