锗基锂离子电池负极材料的研究

发布时间：2017-09-21 02:26

  本文关键词：锗基锂离子电池负极材料的研究

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【摘要】：锂离子电池由于具有比容量高、无污染、工作温度范围宽等特点,而被认为是可以取代化石燃料等传统能源的下一代能量储存设备。事实上,锂离子电池已经被广泛用于移动电话、便携式电脑和数码电子产品等便携式设备上。然而,若要将锂离子电池应用在混合动力电动汽车(HEV)、插电式混合动力汽车(PHEV)和纯电动汽车(PEV)领域内,其对能量密度的需求将要达到目前能量密度的2-5倍。石墨是目前应用最广泛的负极材料,但石墨中每六个碳原子才允许插入一个锂原子,与之相对应的理论可逆容量仅有372mAh/g。因此,研究具有高比容量和高功率密度的负极材料来取代石墨负极成为急需解决的事情。 本文第一章为概述部分,讲述了锂离子电池的发展简史、工作原理以及负极材料的研究现状。其中,重点讲述了锂离子电池负极材料的研究现状,包括碳基材料、钛基材料、合金材料和转换材料,并介绍了各种材料的制备方法、形貌特点以及作为锂离子电池负极材料表现出来的电化学性能。 第二章讲述的是实验分析测试方法,主要分析测试方法有X射线衍射法、红外光谱法、拉曼光谱法、扫描电子显微镜法(SEM)、透射电子显微镜法(TEM)、热重分析法和比表面积测量法,简单介绍了每种测试方法的工作原理、仪器组成以及适用条件等。 第三章讲述的是三维多孔Ge@C复合材料的制备、表征及电化学性能测试。我们使用较为温和的镁热还原方法,采用二氧化锗、镁粉和葡萄糖作为原料,在高温保护气氛下合成三维多孔Ge@C复合材料。作为对比,在相同条件下合成多孔Ge材料和Ge@C复合材料,用XRD、SEM、TEM、TGA等测试方法对材料进行表征,并测试材料电化学性能。结果显示,三维多孔Ge@C复合材料表现出最好的循环性能和倍率性能。 第四章主要总结本文中实验的创新之处和不足之处,以及对未来研究工作的展望。
【关键词】：锂离子电池 负极材料 锗-碳复合材料 镁热还原法
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM912
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-10
• 第1章 概述10-36
• 1.1 锂离子电池发展简史10
• 1.2 锂离子电池的工作原理及特点10-11
• 1.3 负极材料的研究现状11-20
• 1.3.1 碳基材料12-15
• 1.3.2 钛基材料15-16
• 1.3.3 合金材料16-18
• 1.3.4 转换材料18-20
• 1.4 锗基负极材料的研究现状20
• 1.5 本文选题依据20-22
• 参考文献22-36
• 第2章 实验方法36-42
• 2.1 电极材料的研究方法36-42
• 2.1.1 X射线衍射法36-37
• 2.1.2 红外光谱法37
• 2.1.3 拉曼光谱法37-38
• 2.1.4 扫描电子显微镜法38-39
• 2.1.5 透射电子显微镜法39-40
• 2.1.6 热重分析方法40
• 2.1.7 比表面积测量法40-42
• 第3章 Ge@C复合材料的制备及其性能研究42-60
• 3.1 引言42-43
• 3.2 镁热还原法制备三维多孔Ge@C复合材料43-46
• 3.2.1 样品的合成43
• 3.2.2 样品材料的表征43-44
• 3.2.3 电极片的制备与电池组装44-45
• 3.2.4 电化学性能测试45-46
• 3.3 实验结果与讨论46-54
• 3.4 本章小结54-55
• 参考文献55-60
• 第4章 实验总结60-62
• 4.1 实验中的优点60
• 4.2 实验中的不足60
• 4.3 未来工作展望60-62
• 致谢62-64
• 攻读硕士期间发表的学术论文64

【参考文献】

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1 张校菠;陈名海;张校刚;李清文;;静电纺丝制备多孔碳纳米纤维及其电化学电容行为[J];物理化学学报;2010年12期

2 赖浚;郭华军;李向群;王志兴;李新海;张晓萍;黄思林;甘雷;;分散剂对喷雾干燥制备硅/鳞片石墨/热解炭复合负极材料的影响(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2013年05期

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本文编号：891833