锂离子电池硅/碳复合负极材料的制备及其性能研究

发布时间：2023-04-02 18:09

　　锂离子电池是新型的能源储存介质,其具有高电压、长循环寿命、高比容量、低自放电、高安全性、环保无污染、无记忆效应等优良的特性。目前,锂离子电池已经广泛被应用于手机、笔记本电脑以及数码产品等便携式电子设备,随着人类社会的持续发展,不可再生资源的日益枯竭,锂离子电池必定会在电动汽车(EVS)、混合动力汽车等上面具有更广泛的应用前景。但是,传统的锂离子电池其容量较小,已经无法满足人们对大容量的锂电池的迫切需求。因此,开发新的锂离子电池材料迫在眉睫。硅负极材料具有最高的理论比容量(4200mAh/g),同时具有较低的嵌锂/脱锂电势。因此,硅材料可以用来开发新一代的锂离子电池,以便提高其容量。但是,即使硅材料具备前面所介绍的诸多优点,其商业化进程也并非一帆风顺,因为其循环过程中会产生巨大的体积膨胀(>300%)。而碳材料虽然比容量较小,但是其循环性能较好,结构稳定。因此,我们可以结合这二者的优势,制备出新型可用于锂离子电池的负极硅-碳复合材料。本论文的主要采用了三种方法对一氧化硅进行性能改进,分别制备出了一氧化硅微米颗粒以及两种不同的空心核壳硅-碳复合材料。通过X射线衍射仪(XRD)、拉曼光...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述及本文选题
    1.1 背景
    1.2 锂离子电池概述
    1.3 锂离子电池的性能优势
    1.4 锂离子电池硅基负极材料研究进展
        1.4.1 多孔硅纳米颗粒
        1.4.2 空心硅颗粒
        1.4.3 硅@碳核壳结构材料
        1.4.4 硅纳米颗粒/石墨烯复合材料
        1.4.5 硅纳米颗粒/碳纳米管复合材料
        1.4.6 硅纳米颗粒/碳多孔复合材料
        1.4.7 硅纳米颗粒/碳其他复合材料
        1.4.8 硅纳米颗粒的电化学性能机理
    1.5 论文的研究目的和内容
第二章 实验材料及研究方法
    2.1 实验材料与仪器
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 实验仪器
    2.2 材料的制备
        2.2.1 纳米硅材料的制备
        2.2.2 二氧化硅的包覆
        2.2.3 柠檬酸的原位碳化
        2.2.4 乙炔碳的化学气相沉积
        2.2.5 二氧化硅层的去除
    2.3 试样的物理性能表征
        2.3.1 试样的X射线衍射分析
        2.3.2 试样的拉曼光谱分析
        2.3.3 试样的扫描电子显微镜分析
        2.3.4 试样的透射电子显微镜分析
    2.4 试样的电化学性能表征
        2.4.1 电极的制备
        2.4.2 纽扣电池的组装
        2.4.3 充放电测试
第三章 简单球磨法Si0材料的制备及性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验步骤
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 X射线粉末衍射(XRD)测试
        3.3.2 扫描电子显微镜(SEM)测试
        3.3.3 充放电测试
    3.4 本章小结
第四章 高温热解法SiO@void@C复合材料的制备及性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验步骤
        4.2.1 纳米SiO的制备
        4.2.2 二氧化硅层的包覆
        4.2.3 柠檬酸的高温热解
        4.2.4 二氧化硅层的去除
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 X射线粉末衍射(XRD)测试
        4.3.2 拉曼光谱(Raman spectra)测试
        4.3.3 扫描电子显微镜(SEM)测试
        4.3.4 透射电子显微镜(TEM)测试
        4.3.5 EDS能谱分析
        4.3.6 充放电测试
    4.4 本章小结
第五章 化学气相沉积法Sio@void@C复合材料的制备及性能研究
    5.1 引言
    5.2 实验步骤
        5.2.1 纳米SiO的制备
        5.2.2 二氧化硅层的包覆
        5.2.3 乙炔碳的化学气相沉积
        5.2.4 二氧化硅层的去除
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 X射线粉末衍射(XRD)
        5.3.2 拉曼光谱(Raman spectra)测试
        5.3.3 扫描电子显微镜(SEM)测试
        5.3.4 透射电子显微镜(TEM)分析
        5.3.5 EDS能谱分析
        5.3.6 充放电测试
    5.4 本章小结
第六章 结论
参考文献
致谢
攻读硕士期间科研成果
作者和导师简介
附件



本文编号：3779695