锂离子电池改性硅/石墨负极材料的性能研究
发布时间：2022-12-22 22:08
本文采用球磨法对粗硅进行球磨处理,然后对粗硅进行表面硅烷有机物的改性,以减缓硅材料在电池循环过程中的粉化脱落现象,提高电池材料的循环稳定性。本文的另一个研究内容是用硅烷偶联剂改性后的粗硅与石墨进行复合,以得到电池稳定性好,容量较高的负极材料。然后对不同比例的改性Si O/石墨符合材料进行了研究。本文选用的是价格低廉,易于制备的工业级硅粉（200目）。首先采用球磨的方法对工业级硅粉进行球磨,进行一定程度的细化处理,制备出了粒径在0.5~2μm的样品,其首次充放电比容量分别为2019.71 m Ah/g、3637.34m Ah/g,首次效率为55.53%;循环50次后,可逆容量仅为463.50m Ah/g。然后在球磨的基础上,用γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷（KH570）对其表面进行改性处理,以减缓硅的粉化现象。改性后的硅首次充放电比容量分别为2768.90 m Ah/g、3647.49 m Ah/g,首次效率为75.91%,50次循环后,可逆容量仍有1450.05 m Ah/g,对比可知,硅烷偶联剂改性可以有效的提升硅的电化学性能。本文将硅烷偶联剂KH570改性后的球磨硅粉分别与两...
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的意义
1.2 锂离子电池概述
1.2.1 锂离子电池工作原理
1.2.2 锂离子电池正极材料
1.2.3 锂离子电池负极材料
1.3 硅基负极材料的研究现状
1.3.1 硅纳米化
1.3.2 硅薄膜化
1.3.3 硅合金化
1.3.4 硅烷偶联剂的研究现状
1.4 本文的研究目的与内容
第2章 实验材料与研究方法
2.1 实验药品与仪器
2.1.1 实验药品
2.1.2 实验仪器
2.2 材料的制备
2.2.1 机械球磨制备粗硅
2.2.2 硅烷偶联剂KH-570 改性单质硅
2.3 材料的表征测试
2.3.1 X射线粉末衍射仪（XRD）
2.3.2 扫描电子显微镜（SEM）
2.3.3 透射电子显微镜（TEM）
2.3.4 傅利叶变换红外光谱 (FT-RI)
2.4 电极的制备及电池组装
2.4.1 电极制备
2.4.2 电池组装
2.5 电化学性能测试
2.5.1 充放电测试
2.5.2 循环伏安测试
2.5.3 电化学阻抗测试
第3章 单质硅的硅烷偶联剂的改性研究
3.1 单质硅的性能研究
3.1.1 单质硅的形貌及结构特征
3.1.2 单质硅的电化学性能测试
3.2 硅烷偶联剂KH 570 改性单质硅
3.2.1 改性硅的形貌及结构特征
3.2.2 改性硅的电化学性能测试
3.3 硅烷偶联剂KH 570 改性一氧化硅
3.4 本章小结
第4章KH570-Si/石墨复合材料的研究
4.1 石墨材料的结构及形貌特征
4.1.1 石墨的XRD表征
4.1.2 石墨的SEM表征
4.2 石墨材料的电化学性能测试
4.2.1 石墨的循环伏安表征
4.2.2 石墨的容量特性
4.3 KH 570-Si/石墨负极复合材料的性能研究
4.3.1 KH 570-Si/石墨（SMG-JCS-1S）复合材料的性能研究
4.3.2 KH 570-Si/石墨（GHMG）复合材料的性能研究
4.4 KH 570-SiO/石墨（SMG-JCS-1S）复合材料的性能研究
4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]KH570改性纳米SiO2的制备及应用[J]. 陈姚,赵苗苗,于欣伟,王步华,张庆. 电镀与涂饰. 2014(18)
[2]锂离子电池硅基负极材料研究现状与发展趋势[J]. 张培新,汪静伟,黄亮,张冬云. 深圳大学学报(理工版). 2014(05)
[3]硅烷偶联剂稳定化处理的多孔硅/Pb3O4的反应性能[J]. 王守旭,沈瑞琪,叶迎华,胡艳. 含能材料. 2012(04)
[4]锂离子电池硅基负极改性研究新进展[J]. 邹幽兰,杨娟,周向阳,唐晶晶,王松灿,谢静. 材料导报. 2011(17)
[5]锂离子电池碳负极材料研究进展[J]. 孙学亮,秦秀娟,卜立敏,吴伟. 有色金属. 2011(02)
[6]锂离子电池碳纳米管负极材料储锂性能研究[J]. 李昌明,赵灵智,刘志平,张仁元,李伟善. 化工新型材料. 2009(06)
[7]钢材表面硅烷处理后的防蚀性能[J]. 陈珊,陈仁霖,陈学群,李国明. 腐蚀与防护. 2008(04)
[8]沥青包覆天然石墨的制备及性能研究[J]. 陈猛,李金媛,金江敏. 电池工业. 2007(05)
[9]沥青包覆天然石墨性能的研究[J]. 周友元,李新海,郭华军,王志兴,杨勇. 功能材料. 2007(06)
[10]硅烷偶联剂的研究与应用[J]. 沈玺,高雅男,徐政. 上海生物医学工程. 2006(01)
硕士论文
[1]人造石墨与硅—石墨复合负极材料的制备及性能研究[D]. 黄思林.中南大学 2013
[2]金属表面硅烷化处理的工艺研究[D]. 田婉洁.重庆大学 2011
本文编号：3724134
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的意义
1.2 锂离子电池概述
1.2.1 锂离子电池工作原理
1.2.2 锂离子电池正极材料
1.2.3 锂离子电池负极材料
1.3 硅基负极材料的研究现状
1.3.1 硅纳米化
1.3.2 硅薄膜化
1.3.3 硅合金化
1.3.4 硅烷偶联剂的研究现状
1.4 本文的研究目的与内容
第2章 实验材料与研究方法
2.1 实验药品与仪器
2.1.1 实验药品
2.1.2 实验仪器
2.2 材料的制备
2.2.1 机械球磨制备粗硅
2.2.2 硅烷偶联剂KH-570 改性单质硅
2.3 材料的表征测试
2.3.1 X射线粉末衍射仪（XRD）
2.3.2 扫描电子显微镜（SEM）
2.3.3 透射电子显微镜（TEM）
2.3.4 傅利叶变换红外光谱 (FT-RI)
2.4 电极的制备及电池组装
2.4.1 电极制备
2.4.2 电池组装
2.5 电化学性能测试
2.5.1 充放电测试
2.5.2 循环伏安测试
2.5.3 电化学阻抗测试
第3章 单质硅的硅烷偶联剂的改性研究
3.1 单质硅的性能研究
3.1.1 单质硅的形貌及结构特征
3.1.2 单质硅的电化学性能测试
3.2 硅烷偶联剂KH 570 改性单质硅
3.2.1 改性硅的形貌及结构特征
3.2.2 改性硅的电化学性能测试
3.3 硅烷偶联剂KH 570 改性一氧化硅
3.4 本章小结
第4章KH570-Si/石墨复合材料的研究
4.1 石墨材料的结构及形貌特征
4.1.1 石墨的XRD表征
4.1.2 石墨的SEM表征
4.2 石墨材料的电化学性能测试
4.2.1 石墨的循环伏安表征
4.2.2 石墨的容量特性
4.3 KH 570-Si/石墨负极复合材料的性能研究
4.3.1 KH 570-Si/石墨（SMG-JCS-1S）复合材料的性能研究
4.3.2 KH 570-Si/石墨（GHMG）复合材料的性能研究
4.4 KH 570-SiO/石墨（SMG-JCS-1S）复合材料的性能研究
4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]KH570改性纳米SiO2的制备及应用[J]. 陈姚,赵苗苗,于欣伟,王步华,张庆. 电镀与涂饰. 2014(18)
[2]锂离子电池硅基负极材料研究现状与发展趋势[J]. 张培新,汪静伟,黄亮,张冬云. 深圳大学学报(理工版). 2014(05)
[3]硅烷偶联剂稳定化处理的多孔硅/Pb3O4的反应性能[J]. 王守旭,沈瑞琪,叶迎华,胡艳. 含能材料. 2012(04)
[4]锂离子电池硅基负极改性研究新进展[J]. 邹幽兰,杨娟,周向阳,唐晶晶,王松灿,谢静. 材料导报. 2011(17)
[5]锂离子电池碳负极材料研究进展[J]. 孙学亮,秦秀娟,卜立敏,吴伟. 有色金属. 2011(02)
[6]锂离子电池碳纳米管负极材料储锂性能研究[J]. 李昌明,赵灵智,刘志平,张仁元,李伟善. 化工新型材料. 2009(06)
[7]钢材表面硅烷处理后的防蚀性能[J]. 陈珊,陈仁霖,陈学群,李国明. 腐蚀与防护. 2008(04)
[8]沥青包覆天然石墨的制备及性能研究[J]. 陈猛,李金媛,金江敏. 电池工业. 2007(05)
[9]沥青包覆天然石墨性能的研究[J]. 周友元,李新海,郭华军,王志兴,杨勇. 功能材料. 2007(06)
[10]硅烷偶联剂的研究与应用[J]. 沈玺,高雅男,徐政. 上海生物医学工程. 2006(01)
硕士论文
[1]人造石墨与硅—石墨复合负极材料的制备及性能研究[D]. 黄思林.中南大学 2013
[2]金属表面硅烷化处理的工艺研究[D]. 田婉洁.重庆大学 2011
本文编号：3724134
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