预锂化二氧化硅材料在锂离子电池负极材料中的应用

发布时间：2021-11-10 02:15

　　随着世界人口的膨胀和经济的增长,能源的消耗也逐渐增加。由于化石能源资源的有限,研究清洁、可再生、可持续的能源技术成为目前亟待解决的问题。锂离子电池是目前最主要的新型储能器件,广泛应用于便携式电子产品,如手机、笔记本电脑、相机等。它具有能量密度高、循环寿命长和环境友好等优点。尽管锂离子电池的电化学性能在近几年得到了很大的提高,但是其能量密度和功率密度仍需要不懈的研究。硅负极由于具有较高的理论容量（4200mAh/g）而得到了广泛的研究。但硅负极的制备通常需要复杂的步骤和设备,成本高。二氧化硅（Si02）与硅负极具有相似的嵌锂性质,嵌锂容量高、电压平台低,此外,Si02含量丰富,是沙子的主要组成部分,制备成本低。但是,由于Si02在首次嵌锂过程中会形成大量的不可逆产物,造成首次库伦效率低等问题。本论文主要制备了Si02材料,并对其进行预锂化处理,研究预锂化对于Si02电极材料性能的影响,同时选取不同粒径的Si02颗粒,系统的研究了粒径对于预锂化材料性能的影响。首先,我们从稻壳中提取了纳米Si02,通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）等表征手段,我们发现提取的Si02为无定形的... 

【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１锂离子电池结构示意图［２９］??简要来说，可充电电池是指利用可逆的化学反应来转换和存储化学能的储能??

１．２．２锂离子的结构和原理??锂离子电池由阴极（负极）、隔膜以及阳极（正极）组成，正负极之间是只??能传导离子不能传导电子的电解液。图１．１是典型的锂离子电池结构示意图。铜??箔和铝箔分别作为负极和正极的集流体，ＬｉＣｏ０２材料、聚偏氟乙烯（ＰＶＤＦ）粘??结剂用适当的溶剂充分混合作为正极活性材料，均匀的涂敷于铝箔的两面，形成??正极。为了提高正极的导电性，可以在活性材料中添加适量的石墨。负极的制备??过程与正极相似，将碳粉、ＰＶＤＦ用适量的溶剂充分混合，均匀的涂敷于铜箔的??两面。微孔聚乙烯薄膜作为隔膜，分离电池的正负极。然后将正极、隔膜、负极??卷绕形成圆柱状电池。??Ｔｏｐ?ｃｏｖｅｒ?（＋）?Ｓａｆｅｌｙ?ｖｅｎｔ??／?Ｃａｔｈｏｄｅ?ｌｅａｄ??ｃ?』－ｃ?ｓ??Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ?．??Ｉｌｉ??Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ?＿?，?．?Ｉ??Ｃａｔｈｏｄｅ?？??Ａｎｏｄｅ??图１．１锂离子电池结构示意图［２９］??简要来说，可充电电池是指利用可逆的化学反应来转换和存储化学能的储能??器件。图１．２为锂离子电池工作原理示意图。在锂离子电池充电的过程中

ＵＣ０Ｏ２?Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?Ｃａｒｂｏｎ??图１．２锂离子电池工作原理示惫图［１８］??Ｌｉ－ＮＭＲ分析证实了嵌入碳层的锂是处于离子状态的［２９］，没有锂金属的存??在。而ＬｉＣ〇０２为离子化合物，由此可以推断，锂在正负极中均以离子形式存在??的，这也是我们称其为锂离子电池的原因。??正极反应方程式为：??ＬｉＣｏ０２?＾?ｘ?Ｌｉ＋?＋?ｘｅ￣?＋?Ｌ／１＿＾Ｃｏ０２?式（１．１）??负极反应方程式为：??６Ｃ?＋?ｘＬｉ＋?＋?ｘｅ￣?＾?ＬｉｘＣ６?式（１．２）??总反应方程式为：??ＬｉＣｏ０２?＋?６Ｃ?＾?Ｌｉ１＾ｘＣｏ０２?＋?Ｌｉｘ＾ｅ?式（１．３）??４??


本文编号：3486367