TiN和石墨烯-CNTs导电剂对锂离子电池正负极电化学性能影响的研究
发布时间：2022-01-13 08:40
锂离子电池凭借着长循环寿命,高能量密度,便携,安全性高等优点,成为被当代世界密切关注和发展的能源储存装置,现阶段大力发展的电极材料,如正极材料,磷酸铁锂（LiFeP04,LFP）和镍钻锰酸锂（LiNixCoyMn1xy02,NCM）等,负极材料钛酸锂（Li4Ti5012,LTO）等,其材料本身存在电导率低,导电性差等问题,在材料中添加合适的导电剂,显得尤为重要。导电剂是为了提高材料的导电性,提高电池充放电性能,在制作电极极片时通常加入一定量的导电物质,减小电极的内阻,加速电子的移动速率。本文尝试使用具有高稳定性和高导电性的氮化钛（TiN）和石墨烯-CNTs复合导电剂做导电剂,探究其对磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、钛酸锂电极的电化学性能影响。具体内容如下:1、当TiN做导电剂时,通过和常规导电剂不同比例复合添加得出:当活性物质为磷酸铁锂时,导电剂的最佳比例为S（SuperP）+T（TiN）（7:3）,材料的倍率性能最佳,在0.1C充放电下首次放电比容量为164.5 mAh·g1,库伦效率为97.63%,之后在充放电为1C进行200次的循环,导电剂为S+K（常规）容量保持率为110.5%,循环性能...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１锂离子电池的工作原理示意图??
Ｃｙｃｌｅ?Ｎｕｍｂｅｒ??图３．１?ＴｉＮ导电剂对磷酸铁锂正极倍率性能的影响??图３．２为不同比例导电剂０．１Ｃ下首次电压－比容量曲线以及导电剂为Ｓ＋Ｔ?（７：３）材??料的电压－比容量曲线。其中（ａ）图可以清晰地看出几种导电剂在０．１Ｃ下的首次充电电??压平台在３．５?Ｖ附近，放电电压平台在３．４?Ｖ附近。未发生明显的变化。对比不同材料??２０??
?ｂ）?Ｓ＋Ｔ?（７：３）材料的电压－比容量曲线??３．３．２循环性能测试??图３．３为常规导电剂Ｓ＋Ｋ及添加不同比例ＴｉＮ电极材料组成的半电池，先在０．１?Ｃ??充放电下活化三圈，之后在充放电为１Ｃ进行２００次的循环性能图，电压区间为２．８?Ｖ？４．２??Ｖ。Ｓ＋Ｋ?（常规）、Ｓ＋Ｔ?（１：９）、Ｓ＋Ｔ?（３：７）、Ｓ＋Ｔ?（５：５）、Ｓ＋Ｔ?（７：３）、Ｓ＋Ｔ?（９：１）在?１?Ｃ??首次放电比容量分别为?１２７．５?ｍＡｈ．ｇ＼?９２．１?ｍＡｈ＇ｇ＇?１０８．８?ｍＡｈ．ｇ＇?１２４．６?ｍＡｈ．ｇ—１、??１３４．８?ｍＡｈ．ｇ－１、１１４．５?ｍＡｈ．ｇ－１，２００?次循环后放电比容量分别为?１４０．２?ｍＡｈ．ｇ－１、７０．３??ｍＡｈ．ｇ－１、９７．６?ｍＡｈ．ｇ－１、１２９．９?ｍＡｈ．ｇ—１、１４４＿８ｍＡｈ．ｇ－１、１１９．８?ｍＡｈ．ｇ－１，容量保持率分??别为?１１０．５％、７６．３％、８９．７％、１０４．２％、１０７．３％、１０４．６％。??以上数据分析得出，导电剂随着ＴｉＮ含量的增加，容量保持率会减小，其中Ｓ＋Ｋ??容量保持率最高，循环性能最优异。导电剂添加少量ＴｉＮ后容量衰减的不明显，当ＴｉＮ??含量过多时
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯/碳纳米管复合导电剂对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的影响[J]. 高坡,张彦林,颜健. 电池. 2017(06)
[2]碳包覆改性制备高倍率性能的锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2[J]. 郑卓,郭孝东,吴振国,向伟,滑纬博,钟本和,杨秀山. 无机化学学报. 2017(01)
[3]石墨烯复合导电剂SP/CNTs/G对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2锂离子电池性能影响[J]. 何湘柱,胡燚,邓忠德,孔令涌,尚伟丽. 电子元件与材料. 2016(11)
[4]不同导电剂体系对LiFePO4锂离子电池性能的影响[J]. 高娇阳,平丽娜. 电源技术. 2016(08)
[5]不同配比的复合导电剂对LMO锂电池性能的影响[J]. 梁兴华,曾帅波,刘于斯,史琳,叶超,陈海燕. 广西工学院学报. 2013(03)
[6]车用锂离子动力电池关键材料的研究[J]. 张洪辉,石庆升. 电源技术. 2013(05)
[7]不同碳源对LiFePO4/C锂离子电池正极材料性能的影响[J]. 陈亮,王远洪,刘恒,张军,王巍. 化学研究与应用. 2011(09)
[8]含碳纳米管导电剂改善Li4Ti5O12电极电化学性能[J]. 李星,瞿美臻,于作龙. 功能材料. 2009(11)
[9]导电剂对锂离子电池性能的影响[J]. 刘露,戴永年,姚耀春. 材料导报. 2007(S1)
[10]锂离子电池中电解液与石墨类负极活性材料的相容性[J]. 徐仲榆,范长岭,尹笃林. 新型炭材料. 2004(04)
硕士论文
[1]锂离子电池镍钴锰三元正极材料的合成与改性研究[D]. 李龙.清华大学 2012
本文编号：3586095
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１锂离子电池的工作原理示意图??
Ｃｙｃｌｅ?Ｎｕｍｂｅｒ??图３．１?ＴｉＮ导电剂对磷酸铁锂正极倍率性能的影响??图３．２为不同比例导电剂０．１Ｃ下首次电压－比容量曲线以及导电剂为Ｓ＋Ｔ?（７：３）材??料的电压－比容量曲线。其中（ａ）图可以清晰地看出几种导电剂在０．１Ｃ下的首次充电电??压平台在３．５?Ｖ附近，放电电压平台在３．４?Ｖ附近。未发生明显的变化。对比不同材料??２０??
?ｂ）?Ｓ＋Ｔ?（７：３）材料的电压－比容量曲线??３．３．２循环性能测试??图３．３为常规导电剂Ｓ＋Ｋ及添加不同比例ＴｉＮ电极材料组成的半电池，先在０．１?Ｃ??充放电下活化三圈，之后在充放电为１Ｃ进行２００次的循环性能图，电压区间为２．８?Ｖ？４．２??Ｖ。Ｓ＋Ｋ?（常规）、Ｓ＋Ｔ?（１：９）、Ｓ＋Ｔ?（３：７）、Ｓ＋Ｔ?（５：５）、Ｓ＋Ｔ?（７：３）、Ｓ＋Ｔ?（９：１）在?１?Ｃ??首次放电比容量分别为?１２７．５?ｍＡｈ．ｇ＼?９２．１?ｍＡｈ＇ｇ＇?１０８．８?ｍＡｈ．ｇ＇?１２４．６?ｍＡｈ．ｇ—１、??１３４．８?ｍＡｈ．ｇ－１、１１４．５?ｍＡｈ．ｇ－１，２００?次循环后放电比容量分别为?１４０．２?ｍＡｈ．ｇ－１、７０．３??ｍＡｈ．ｇ－１、９７．６?ｍＡｈ．ｇ－１、１２９．９?ｍＡｈ．ｇ—１、１４４＿８ｍＡｈ．ｇ－１、１１９．８?ｍＡｈ．ｇ－１，容量保持率分??别为?１１０．５％、７６．３％、８９．７％、１０４．２％、１０７．３％、１０４．６％。??以上数据分析得出，导电剂随着ＴｉＮ含量的增加，容量保持率会减小，其中Ｓ＋Ｋ??容量保持率最高，循环性能最优异。导电剂添加少量ＴｉＮ后容量衰减的不明显，当ＴｉＮ??含量过多时
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯/碳纳米管复合导电剂对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的影响[J]. 高坡,张彦林,颜健. 电池. 2017(06)
[2]碳包覆改性制备高倍率性能的锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2[J]. 郑卓,郭孝东,吴振国,向伟,滑纬博,钟本和,杨秀山. 无机化学学报. 2017(01)
[3]石墨烯复合导电剂SP/CNTs/G对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2锂离子电池性能影响[J]. 何湘柱,胡燚,邓忠德,孔令涌,尚伟丽. 电子元件与材料. 2016(11)
[4]不同导电剂体系对LiFePO4锂离子电池性能的影响[J]. 高娇阳,平丽娜. 电源技术. 2016(08)
[5]不同配比的复合导电剂对LMO锂电池性能的影响[J]. 梁兴华,曾帅波,刘于斯,史琳,叶超,陈海燕. 广西工学院学报. 2013(03)
[6]车用锂离子动力电池关键材料的研究[J]. 张洪辉,石庆升. 电源技术. 2013(05)
[7]不同碳源对LiFePO4/C锂离子电池正极材料性能的影响[J]. 陈亮,王远洪,刘恒,张军,王巍. 化学研究与应用. 2011(09)
[8]含碳纳米管导电剂改善Li4Ti5O12电极电化学性能[J]. 李星,瞿美臻,于作龙. 功能材料. 2009(11)
[9]导电剂对锂离子电池性能的影响[J]. 刘露,戴永年,姚耀春. 材料导报. 2007(S1)
[10]锂离子电池中电解液与石墨类负极活性材料的相容性[J]. 徐仲榆,范长岭,尹笃林. 新型炭材料. 2004(04)
硕士论文
[1]锂离子电池镍钴锰三元正极材料的合成与改性研究[D]. 李龙.清华大学 2012
本文编号：3586095
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