固相法/水热法合成钛基锂电池负极材料与其充放电特性比较研究
发布时间：2021-09-15 09:48
伴随着人们环保意识的逐渐加强,在环保性的能源方面人们的要求越来越高,其中对于以锂电池为主的电力能源尤为关注。但是商业上使用的传统的锂离子电池材料存在着循环性能较差、可逆比容量较低的问题。研究人员大多都在研究从各种方面来改善材料的电化学性能,比如改变材料合成的工艺、在材料的基础上掺杂和复合进行改性或者包覆材料形成特定的结构等。本论文从材料的合成方法和水热过程中采用不同溶剂合成材料以及与金属元素的复合来改善负极材料的性能。主要研究的内容如下:（1）采用了固相法、水热法合成了纯相的钛基TiNb2O7材料,使用水热法合成纯相材料时分别采用了不同的溶剂无水乙醇、1,4-丁二醇和去离子水来合成材料,两种方法都选取了不同温度烧结。根据电化学性能测试分析得知,固相法在不同温度所制得材料的首次充电比容量都在220mAh/g左右,在经过0.1C小倍率循环3次后比容量保持率为92%。说明温度对固相法烧结的材料没有什么大的影响。水热法溶剂为无水乙醇合成的材料首次充放电比容量达到247mAh/g,溶剂为去离子水在200℃合成的材料在2C大倍率充放电情况下可逆比容量维持...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锂离子电池充放电原理图
图 1-2 几种不同晶型的二氧化钛的结构图[40]氧化还原型金属氧化物在充放电过程中生成氧化锂，靠锂的氧化与还原来实现锂的嵌入和脱出。目前在科研人员的研究主要包括 Fe3O4、Co3O4、Cu2O 等[41-43]氧化物。这类氧化物因为其特殊的结构无法进行锂离子的嵌入和脱出，所以是靠着在电化学反应过程中的氧化还原反应来实现。这也使得她的储锂容量比脱嵌型金属氧化物要大得多，但是因为材料的不可逆容量大导致循环性能比较差。金属氧化物负极材料虽然具备较高的理论容量，但是作为电极材料的缺点也是很明显的，距离能够商业化生产还存在一定的差距。根据研究人员的研究有以下几种改进方式：a、材料纳米化和目前使用的微米材料相比，纳米材料的比表面积大、锂离子传输路径小、结构稳定。不仅使材料颗粒尺寸减小的而且还能抑制颗粒团聚化[44]，使材料的循环性能得到提升。b、材料形貌的控制根据研究人员的研究表明，纳米材料的不同形貌对材料的性能也有很大的影
TiO2-Nb2O5体系相图
【参考文献】：
期刊论文
[1]Binder-free carbon fiber/TiNb2O7 composite electrode as superior high-rate anode for lithium ions batteries[J]. Shenghui Shen,Shengjue Deng,Yu Zhong,Jianbo Wu,Xiuli Wang,Xinhui Xia,Jiangping Tu. Chinese Chemical Letters. 2017(12)
[2]SnO2 hollow nanospheres assembled by single layer nanocrystals as anode material for high performance Li ion batteries[J]. Wei Wei,Ling-Xiao Song,Lin Guo. Chinese Chemical Letters. 2015(01)
[3]新能源材料的研究进展探究[J]. 付浪. 科技风. 2012(12)
[4]锂离子电池电解液成膜添加剂的研究进展[J]. 杨光,付呈琳,廖红英,孟蓉. 电池. 2011(04)
[5]锂离子电池碳负极材料的研究[J]. 吴升晖,尤金跨,林祖赓. 电源技术. 1998(01)
博士论文
[1]聚阴离子型LiMPO4（M=Fe，Mn）和Li3V2（PO4）3锂离子电池正极材料的制备及性能研究[D]. 陈建.吉林大学 2013
硕士论文
[1]纳米TiO2-B的制备及其光学性质的研究[D]. 黄传喜.安徽大学 2012
本文编号：3395859
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锂离子电池充放电原理图
图 1-2 几种不同晶型的二氧化钛的结构图[40]氧化还原型金属氧化物在充放电过程中生成氧化锂，靠锂的氧化与还原来实现锂的嵌入和脱出。目前在科研人员的研究主要包括 Fe3O4、Co3O4、Cu2O 等[41-43]氧化物。这类氧化物因为其特殊的结构无法进行锂离子的嵌入和脱出，所以是靠着在电化学反应过程中的氧化还原反应来实现。这也使得她的储锂容量比脱嵌型金属氧化物要大得多，但是因为材料的不可逆容量大导致循环性能比较差。金属氧化物负极材料虽然具备较高的理论容量，但是作为电极材料的缺点也是很明显的，距离能够商业化生产还存在一定的差距。根据研究人员的研究有以下几种改进方式：a、材料纳米化和目前使用的微米材料相比，纳米材料的比表面积大、锂离子传输路径小、结构稳定。不仅使材料颗粒尺寸减小的而且还能抑制颗粒团聚化[44]，使材料的循环性能得到提升。b、材料形貌的控制根据研究人员的研究表明，纳米材料的不同形貌对材料的性能也有很大的影
TiO2-Nb2O5体系相图
【参考文献】：
期刊论文
[1]Binder-free carbon fiber/TiNb2O7 composite electrode as superior high-rate anode for lithium ions batteries[J]. Shenghui Shen,Shengjue Deng,Yu Zhong,Jianbo Wu,Xiuli Wang,Xinhui Xia,Jiangping Tu. Chinese Chemical Letters. 2017(12)
[2]SnO2 hollow nanospheres assembled by single layer nanocrystals as anode material for high performance Li ion batteries[J]. Wei Wei,Ling-Xiao Song,Lin Guo. Chinese Chemical Letters. 2015(01)
[3]新能源材料的研究进展探究[J]. 付浪. 科技风. 2012(12)
[4]锂离子电池电解液成膜添加剂的研究进展[J]. 杨光,付呈琳,廖红英,孟蓉. 电池. 2011(04)
[5]锂离子电池碳负极材料的研究[J]. 吴升晖,尤金跨,林祖赓. 电源技术. 1998(01)
博士论文
[1]聚阴离子型LiMPO4（M=Fe，Mn）和Li3V2（PO4）3锂离子电池正极材料的制备及性能研究[D]. 陈建.吉林大学 2013
硕士论文
[1]纳米TiO2-B的制备及其光学性质的研究[D]. 黄传喜.安徽大学 2012
本文编号：3395859
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