基于碳材料的锂二次电池电极材料制备与性能研究

发布时间：2021-03-19 14:57

　　随着便携式设备、电动汽车等领域的快速发展,对储能设备的能量及功率密度提出了更高的要求。锂二次电池被认为是最具潜力的储能设备之一,分为锂离子电池、锂硫电池、锂空电池等。目前,锂离子电池常用的负极材料为碳电极,但其能量密度较低,无法适用于大容量大功率的电子设备。为了提高其能量密度,关键在于开发新型电极材料。Fe₂O₃具有理论比容量高、环境友好等优点,并且其形貌和结构易于控制,是理想的锂离子电池负极材料之一。但其导电性较低且易粉化,这极大地限制了它的应用。为了改善这一问题,我们选择将其与导电性优异的碳布基底进行复合,并对材料结构进行纳米化,以提高材料的导电性和结构稳定性,同时,增大电极与电解液的有效接触。我们通过电化学沉积法将α-Fe₂O₃直接生长在高导电性碳布的基底上,金属氧化物与碳纤维间具有强结合力,这不仅减小传输电阻,还使材料拥有较好的结构稳定性。具有介孔的α-Fe₂O₃纳米片则可加快电子、离子的传输速率,使复合材料具有优异的电化学性能。通过调控沉积时间得... 

【文章来源】：陕西师范大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２不同类型可充电电池比能量密度、续航里程的比较［５］??

正极活性物质的硫－硫键断裂，与往正极迁移的锂离子生成Ｌｉ２Ｓ。充??电时，Ｌｉ２Ｓ电解，被释放的锂离子并重新迁回负极，沉积为锂金属或嵌入负极材??料中。从图１－４可知，锂硫电池在２．４?Ｖ和２．１?Ｖ有两个放电平台，将整个过程分??为三个阶段［１２，１３］。第一阶段，放电平台为２．４Ｖ左右。固相单质Ｓ８溶解在电解液??中，并逐步被还原成中间产物Ｓｎ２－（４＾ｉＫ８），聚硫离子与Ｌｉ＋结合形成易溶于电??解液的长链聚硫化物并从正极向其中扩散，对应的反应为：??Ｓｇ＋２ｅ?—＞?Ｓｇ２?（１－１）??４??

（Ａｎｏｄｅ）?（Ｃａｔｈｏｄｅ）??图１－３锂离子电池结构组成及工作原理［７］??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ａｎｄ?ｏｐｅｒａｔｉｎｇ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ｌｉｔｈｉｕｍ－ｉｏｎ?ｂａｔｔｅｒｙ１７１．??１．２．３锂硫电池结构组成、工作原理及类型??在１９６０年，人们发现了锂硫电池这一体系［８］。锂和硫具有较低的原子量，是??己知化学可逆系统中能量密度最高的组合之一［９］，其理论比容量高达１６７５?ｍＡｈ?ｇ一、??理论能量密度为２６００?Ｗｈ?ｋｇ－１。锂硫二次电池是指采用硫或含硫化合物作为正极，??锂作为负极，以硫－硫键的断裂／生成来实现电能与化学能相互转换的一类电池体系??［１０，?１１］??〇??放电时，正极活性物质的硫－硫键断裂，与往正极迁移的锂离子生成Ｌｉ２Ｓ。充??电时，Ｌｉ２Ｓ电解，被释放的锂离子并重新迁回负极，沉积为锂金属或嵌入负极材??料中。从图１－４可知


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