金属有机骨架及衍生物作为锂离子电池负极材料的研究

发布时间：2021-11-26 06:38

　　锂离子电池作为新一代的绿色电源,因具有高比能量、高工作电压和长循环寿命等优点,被广泛应用于便携式电子产品及电动汽车等领域。金属有机骨架材料具有高孔隙率、大比表面积以及孔径可调等优点,因而将其及其衍生物作为新型锂离子电池电极材料的研究近期引起了研究者的广泛关注。本论文以1,4-萘二甲酸为有机配体通过溶剂热法合成了具有相同拓扑结构的M₂（NDC）₂DMF₂(其中M代表Co²⁺、Mn²⁺、Cd²⁺其中之一)及双金属有机骨架材料CoMn-NDC,并系统研究了这些材料及它们的衍生物的电化学性能。1.采用溶剂热法制备了Co₂（NDC）₂DMF₂、Mn₂（NDC）₂DMF₂和Cd₂（NDC）₂DMF₂三种金属有机骨架材料,通过XRD、FTIR等分析手段对其进行了结构表征,分析... 

【文章来源】：长安大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

纽扣式锂离子电池结构示意图

外电路电子的流动则形成电流，即实现化学能向电能的转换[5]。图 1.2 锂离子电池工作原理示意图1.2.2 锂离子电池正极材料的研究进展正极材料作为锂离子电池的重要组成部分，在充放电过程中，不仅要提供嵌锂化合物反复脱嵌所需要的锂，而且还要负担负极材料表面形成 SEI 膜时所需的锂[6]。此外，在锂离子电池中正负极材料的质量比一般为 3:1～4:1[7]，故正极材料的好坏在很大程度上影响着电池的整体性能，并直接决定着电池的成本。目前，锂离子电池正极材料体系主要以层状钴酸锂(LiCoO2)、尖晶石型锰酸锂(LiMn2O4)、橄榄石型磷酸铁锂(LiFePO4)以及近期出现的 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2三元材料为市场主导。LiCoO2最早是在 1980 年被 Mizushima 等人[8]提出的，也是最早商业化的正极材料。充电放电充电放电

长安大学硕士学位论文如图 1.3-a 所示，LiCoO2是由氧化钴与锂离子交替排列构成的二维层状结构，属于α-NaFeO2结构。其层状结构很大程度上有利于锂离子的脱嵌，即具有高电压、高能量密度、放电平稳等优异的电化学性能[9]。生产工艺简单易行，便于大规模生产，该材料虽然已实现商业化应用。但实际充放电循环过程中，大量的 Li+从正极脱出使材料层状结构遭到部分破坏，后续仅有原材料一半的 Li+能够进行可逆脱嵌，因此导致容量大幅降低，实际容量表现约 140 mAh/g[10]（理论比容量为 274 mAh/g）。而且主要原料钴不仅资源紧缺、价格昂贵，且属于放射性元素，大量使用会污染环境，危害健康。

【参考文献】：
期刊论文
[1]世界清洁能源发展研究综述[J]. 苗杰民.  山西农业大学学报(社会科学版). 2013(07)
[2]二次锂离子电池硫系正极材料研究进展[J]. 陈光,赵秀云,夏定国.  新材料产业. 2010(10)
[3]金属锂二次电池研究进展[J]. 王莉,何向明,蒲薇华,姜长印,万春荣.  化学进展. 2006(05)
[4]锂离子电池关键材料的现状与发展[J]. 张世超.  新材料产业. 2004(02)



本文编号：3519600