锂离子电池负极材料Si/C和SnO 2 /C的制备及其电化学性能的研究

发布时间：2021-04-09 18:37

　　相比于普通蓄电池,锂离子电池具有高的能量密度、高的功率密度、循环寿命长以及使用温度范围宽等优点,在便携式电子设备、电动汽车和航空航天等领域逐步得到了广泛的应用。简单来讲,锂离子电池的主要构成部分有：正极、负极、隔膜、电解液、集流体等。这些构成部分固有的性能决定了锂离子电池的性能优劣。而其中负极材料作为关键组分对锂电池的整体性能起着举足轻重的影响作用。因此,研究高电化学性能参数的锂离子电池负极材料,在锂离子电池领域受到了广泛关注。商用的锂离子电池采用石墨碳材料作为负极,但是受限于碳的理论容量只有372 mA·h·g-1,导致成品电池的总体容量不高。碳负载金属类负极复合材料,在具备金属比容量高、导电性良好的同时,也得益于碳材料对金属在充放电过程中体积膨胀的缓冲作用,使材料的整体性能得到提升,是一种非常有潜力的锂电池负极材料。本文介绍了锂电池负极材料的研究进展,同时制备了纳米硅/碳微球复合材料和二氧化锡／碳复合碳包覆材料,然后制备成电池极片,进一步组装成CR2032纽扣电池,研究了其电化学性能。用XRD、SEM、TEM等表征方法对材料的组成和形貌结构进行表征。采用恒电流充放电、CV测试等电化... 

【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】：65 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１金属裡二次电池原理示意图??Ｆｉ．?１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?出ａｒａｍ?ｏｆ?ｍ別ａｌｌｉｃ?ｌｉ化ｉｕｍ?ｓｅｃｏｎｄａｒｂａｔｔｅｒｉｅｓ??

?旅?＋?ＬｉＣｏＯ，—禪Ｌｉｉ＿ｊＣｏ〇２?＋??－?放电?１＿４??图１－２所示是裡离子二次电池的工作原理图，在充电过程中，裡离子从正极活性。??物质的晶格中脱出，通过有机电解质和隔膜嵌入负极活性物质的晶格之中，同时电子??从外电路传输至负极，实现电荷平衡，正极处于高电位的贫裡态，负极处于低电位的＇??富裡态；放电过程则与之相反。??）??－??－Ｉ?Ｉ＇．．．：?…＇一．＂［｜．．｜．…＇?－＇ｌｉｕ?…??－響￣＂???Ｕ??￥ｌ?－?＊?讓??々、／?、＂?，????—???‘?［巧分?＊?Ａ??巧？冷皆《化??１?粹？Ｈ?气資??Ｕ片／矿柳鲁言?＜?挣??／?—?／?－?／，??私芭《＃ｗａｉ?＂＞１＊－?纏＾?ＩＩＩ?ｉｉＪｆｉｒｔｆｒ??图１－２裡离子电池充放电机制原理图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｃｈａｒｇｅ／ｄｉｓｃｈａｒｇｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｌｉｔｈｉｕｍ?ｉｏｎ?ｂａｔｔｅｒｉｅｓ??３??

Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｈｅ?ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ｓｃｈｅｍｅ?ｆｏｒ?ｃａｒｂｏｎ?ｈｏｌｌｏｗ?ｐａｒｔｉｃｌｅ．??１．３．２?Ｓｉ基负极材料??桂基负极材料是己知的理论容量最高的负极材料。插负极属于合金储裡机制，在??高温下（４５０‘Ｃ）发生电化学合金化反应时，裡挂合金经历了多相转变，分别形成了??ＬｂＳｉ？，Ｌｉ７Ｓｉ３，?Ｌｉｉ神４，化２踩四个化其充放电曲线对应着多个电压平台。珪的充放??电过程如式（１－５），（１－６）和（１－７）所示，式中Ｃ表示结晶态，ａ表示无定形态。??放电过程：??Ｓｉ?（Ｃ）?＋?ｘＬｉ＋?＋?ｘｅ＿?—＞？?ＬｉｘＳｉ（ａ）?（１－５）??ＬｉｘＳｉ?（ａ）?＋?（３．７５－ｘ）?Ｌｉ牛?＋?（３．７５－ｘ）?ｅ—一?ＬｉｉｓＳＵ?（ｃ）?（１－６）??充电过程：??Ｌｉｉ５化似一?Ｓｉ?脚?＋?ｙ?ｅ—?＋?ｙ?Ｕ＋＋?ＬｉｉｓＳＬｔ?（ｒｅｓｉｄｕａｌ）?（１－７）??常温下能够稳定存在的化Ｓｉ合金有化设７、Ｌｉｉ４Ｓｉ６、ＬｉｎＳＵ和化２化等。按照最??大储裡量ＬｂｓＳｉｓ计算，桂的理论容量高达４２００?ｍＡ，ｌｒｇ－ｉ。同时，珪嵌脱裡离子的电势??很低，为０？０．４?Ｖ，从这些方面，桂作为钮离子电池负极材料具有非常好的景。??

【参考文献】：
期刊论文
[1]高性能锂离子电池电极材料研究[J]. 焦伟明,陈哲,尹懿,严有为,胡山,赖晓锋,王苗苗,刘杰.  能源与环境. 2011(02)
[2]锂离子电池负极石墨材料的修饰与改性[J]. 路密,尹鸽平,史鹏飞.  电池. 2001(04)

硕士论文
[1]碳负载锡钴合金锂电负极材料的制备与表征[D]. 李小姗.陕西师范大学 2014



本文编号：3128120