机械剥离法制备高性能锂离子电池负极材料

发布时间：2017-07-28 09:36

  本文关键词：机械剥离法制备高性能锂离子电池负极材料

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【摘要】：目前锂离子电池采用的石墨负极材料不可逆容量损失较大,而且存在严重的安全隐患。过渡金属氧化物负极材料作为一类具有高理论比容量的材料,且具有很好的安全性能,得到普遍的关注。然而,材料制备面临成本和电化学性能特别是高倍率下的电化学性能难以协调等问题,限制了其应用领域和范围。本文旨在采用简单、无污染的制备方法,以制备成本廉价的高性能材料,为扩大金属氧化物负极材料的应用提供技术参考。本文的研究重点是对层状结构的过渡金属化合物二硫化锡(SnS2)和二硫化钼(MoS2)进行改性处理,并且研究其储锂机理,同时对多孔碳材料做了简单的探究。(1)通过球磨、超声、离心等机械剥离法将层状SnS2制备成SnS2纳米颗粒,然后将其与氧化石墨(GO,通过Hummers制备得到)复合,采用水热法最终得到SnO2/GAs纳米复合材料。当SnO2纳米颗粒的含量为57.34%,其体现了优良的电化学性能。在电流密度为100 mA/g时,其循环100圈后放电比容量高达1086.7 mAh/g,且循环性能稳定；当电流密度提高到800 mA/g时,其放电比容量仍高达447.9 mAh/g,并且当电流密度再次回到100 mA/g时,其放电比容量也再次恢复为784.4 mAh/g。(2)采用机械剥离法可以将层状MoS2成功剥离,然后在空气条件下煅烧三个小时即可得到α-MoO3纯相,煅烧时间延长,容易发生堆叠现象。将MoS2在5000rpm下离心后在空气下煅烧得到纳米材料,然后与GO复合,得到的MoO3/GAs纳米复合材料具有优良的电化学性能。当MoO3的含量为33.95%时,其展现的电化学性能优良。在电流密度为100mA/g时,其循环100圈后,其可逆容量仍高达1194.2 mAh/g,且循环性能稳定；当电流密度提高到800 mA/g时,MoO3/GAs的放电比容量仍高达867.8 mAh/g,且当电流密度再次恢复为100 mA/g时,其放电比容量也再次恢复为1134.4 mAh/g。(3)采用二氧化硅胶体(SiO2)作为模板,邻苯二胺(OPD)作为碳的前驱体,可以成功合成介孔多孔碳材料。并且用于锂离子电池负极材料时,展现出了优良的循环性能。在电流密度为100 mA/g时,其循环100圈后,可逆容量仍能保持546.5 mAh/g;当电流密度高达800 mA/g时,其放电比容量仍能维持在300 mAh/g左右,并且当电流密度再次恢复为100 mA/g时,其放电比容量也再次恢复为540 mAh/g左右
【关键词】：锂离子电池 负极材料 SnO_2/GAs MoO_3/GAs 多孔碳
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM912;TB33
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 引言11-12
• 1 绪论12-18
• 1.1 锂离子电池简史12
• 1.2 锂离子电池工作原理12-13
• 1.3 锂离子电池正极材料13-14
• 1.4 锂离子电池负极材料14-16
• 1.4.1 碳素负极材料14-15
• 1.4.2 合金类负极材料15
• 1.4.3 过渡金属氧化物负极材料15-16
• 1.5 锂离子电池安全性机理16
• 1.6 本论文的选题意义及研究内容16-18
• 2 实验材料与实验方法18-23
• 2.1 实验主要试剂和原料18-19
• 2.2 实验设备与仪器19-20
• 2.3 材料表征20-21
• 2.3.1 差热-热重分析20
• 2.3.2 X射线衍射分析20
• 2.3.3 扫描电子显微镜20
• 2.3.4 透射电子显微镜20-21
• 2.4 电极片制备与扣式电池组装21
• 2.4.1 电极片制备21
• 2.4.2 扣式电池组装21
• 2.5 材料电化学性能测试21-23
• 2.5.1 恒流充放电21-22
• 2.5.2 循环伏安法22
• 2.5.3 电化学交流阻抗22-23
• 3 SnO_2/GAs纳米复合材料的制备及其电化学性能分析23-33
• 3.1 引言23
• 3.2 实验部分23-24
• 3.3 结果与讨论24-32
• 3.3.1 晶体结构与表面形貌24-27
• 3.3.2 电化学性能27-32
• 3.4 本章小结32-33
• 4 MoO_3的制备及改性研究33-47
• 4.1 引言33-34
• 4.2 MoO_3的制备34-37
• 4.2.1 实验部分34
• 4.2.2 晶体结构与表面形貌34-37
• 4.3 MoO_3/GAs的制备及性能分析37-45
• 4.3.1 实验部分37
• 4.3.2 晶体结构与表面形貌37-40
• 4.3.3 电化学性能40-45
• 4.4 本章小结45-47
• 5 模板法制备多孔碳及其在锂离子电池中的应用47-56
• 5.1 引言47-49
• 5.1.1 多孔碳的合成47-49
• 5.1.2 多孔碳材料作为电极基体的研究49
• 5.2 实验部分49-50
• 5.3 结果与讨论50-55
• 5.3.1 晶体结构与表面形貌50-51
• 5.3.2 电化学性能51-55
• 5.4 本章小结55-56
• 结论56-57
• 参考文献57-65
• 作者简历65-67
• 学位论文数据集67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 Wei Wei;Ling-Xiao Song;Lin Guo;;SnO_2 hollow nanospheres assembled by single layer nanocrystals as anode material for high performance Li ion batteries[J];Chinese Chemical Letters;2015年01期

2 乔素燕;林忠华;刘彦君;;多孔碳的表面改性及电化学储能研究[J];北京工业职业技术学院学报;2014年03期

3 余正发;王旭珍;刘宁;刘洋;;N掺杂多孔碳材料研究进展[J];化工进展;2013年04期

4 高文超;黄桃;沈宇栋;余爱水;;酚醛树脂包覆氧化天然石墨作为锂离子电池负极材料[J];物理化学学报;2011年09期

5 庄新国,杨裕生,嵇友菊,杨冬平,唐致远;超级电容器炭电极材料孔结构对其性能的影响[J];物理化学学报;2003年08期

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本文编号：583433