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碳纳米管柔性导电纤维纸对LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 三元正极材料电化学性能的影响

发布时间:2022-07-11 13:26
  LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2三元正极材料具有较高的比容量和能量密度,是当前市场上最受欢迎的正极活性材料之一。铝箔是传统的锂离子电池正极集流体,三元正极材料的集流体当然也是铝箔。集流体担当着收集和导出电流的功能,对电池的性能有着举足轻重的作用。然而铝箔密度大、比重高,而且也没有其它额外的功能,因此对集流体的研究具有积极的意义。碳纳米管是一种兼具强度和韧性的导电性优异的小密度纳米碳材料。石墨化处理后,碳管的结晶度、石墨化度和纯度都得到极大的改善。以纸纤维为基本骨架,复合碳纳米管制备成碳纳米管柔性导电纤维纸,不仅导电性能优良,而且具有柔性的特征。此外碳纳米管柔性导电纤维纸微观表面凹凸不平、内部孔隙丰富,与其它材料的亲附性能极佳,同时也可以吸收存储电解液,对极片的涂覆效果和内部化学反应都有极大的改善。本文结合碳纳米管柔性导电纤维纸的特点,以其代替铝箔作为三元正极材料的集流体,碳纳米管(CNTs)为导电剂,研究了二种集流体电池的电化学性能表现。与此同时,还进行了碳纳米管石墨化处理、碳纳米管柔性导电纤... 

【文章页数】:71 页

【学位级别】:硕士

【文章目录】:
摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1课题背景及意义
    1.2 锂离子电池概述
        1.2.1 锂离子电池的工作原理
        1.2.2 锂离子电池在新能源中的优势
    1.3 三元材料的研究进展
        1.3.1 三元材料的结构分析
        1.3.2 三元材料的合成方法
        1.3.3 三元材料的优缺点
    1.4 碳纳米管(CNT)介绍
        1.4.1 CNT的起源和制备
        1.4.2 CNT的特点
        1.4.3 CNT在新能源领域的应用
        1.4.4 CNT在三元材料中的应用及目前的研究进展
        1.4.5 本课题研究的目的和内容
第二章 实验材料与方法
    2.1 实验材料
    2.2 实验设备及仪器
    2.3 材料的理化性能及结构表征
        2.3.1 扫描电子显微镜(SEM)分析
        2.3.2 投射电子显微镜(TEM)分析
        2.3.3 热重-热差分析(TGA)
        2.3.4 X衍射分析(XRD)
        2.3.5 拉曼分析(Raman)
    2.4 电极制备和电池组装
    2.5 碳纳米管柔性导电纤维纸的制备
        2.5.1 碳纳米管的预处理
        2.5.2 碳纳米管柔性导电纤维纸集流体制备
    2.6 电池的电化学性能测试
        2.6.1 充放电性能测试
        2.6.2 电化学阻抗谱(EIS)测试
第三章 石墨化处理对碳纳米管性能的影响
    3.1 CNTs石墨化工艺过程
    3.2 CNTs石墨化工艺的表征
        3.2.1 CNTs石墨化处理的SEM表征
        3.2.2 CNTs石墨化处理的TEM表征
        3.2.3 CNTs石墨化处理的XRD表征
        3.2.4 CNTs石墨化处理的Raman图谱表征
        3.2.5 CNTs石墨化处理的TGA图谱表征
    3.3 本章小结
第四章 碳纳米管含量对三元材料的影响
    4.1 实验原理
    4.2实验步骤
        4.2.1 极片的制备
        4.2.2 电池的组装
        4.2.3 电池的测试
    4.3 材料的表征
        4.3.1 碳纳米管含量对电池电化学性能影响的SEM分析
        4.3.2 碳纳米管含量对电池电化学性能影响的XRD分析
        4.3.3 碳纳米管含量对电池电化学性能影响的充放电性能分析
    4.4 本章小结
第五章 不同导电剂对三元材料的电化学性能影响
    5.1 实验原理
    5.2 实验步骤
        5.2.1 极片的制备
        5.2.2 电池的组装
        5.2.3 电池的测试
    5.3 实验表征
        5.3.1 不同导电剂电极的SEM分析
        5.3.2 不同导电剂电极的XRD分析
        5.3.3 不同导电剂电极的电池电化学性能分析
    5.4 小结
第六章 不同集流体对三元材料的电化学性能影响
    6.1 实验原理
    6.2 实验步骤
        6.2.1 极片的制备
        6.2.2 电池的组装
        6.2.3 电池的测试
    6.3 实验表征
        6.3.1 集流体结构形貌、性能表征
        6.3.2 不同集流体电极的SEM分析
        6.3.3 不同集流体电极的电池电化学性能分析
    6.4 小结
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果


【参考文献】:
期刊论文
[1]复合碳纳米管纸制备及作为锂离子电池负极的研究[J]. 吴小勇,孙晓刚,聂艳艳,庞志鹏,刘珍红.  人工晶体学报. 2015(10)
[2]负极集流体为CNT导电纸的锂离子电池及其性能[J]. 刘珍红,孙晓刚,吴小勇,庞志鹏,聂艳艳,岳立福.  人工晶体学报. 2015(07)
[3]纳米管协同碳纳米管导电纸对石墨负极性能的影响[J]. 吴小勇,孙晓刚,庞志鹏,岳立福,刘珍红.  材料导报. 2015(12)
[4]柔性碳纳米管复合导电纸的制备及其在锌锰纸电池中的应用[J]. 吴小勇,孙晓刚,庞志鹏,付琦,程晓圆.  人工晶体学报. 2015(05)
[5]葡萄糖对溶胶凝胶法制备Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2正极材料性能的影响[J]. 王力臻,徐勇,方华,高海丽.  无机化学学报. 2015(05)
[6]碳纳米管导电纸的制备及改性研究[J]. 庞志鹏,孙晓刚,程晓圆,吴小勇,付琦,聂艳艳,岳立福.  功能材料. 2015(07)
[7]碳纳米管导电纸制备及其电磁屏蔽性能研究[J]. 庞志鹏,孙晓刚,程晓圆,曹宏辉,吴小勇,付琦.  人工晶体学报. 2014(10)
[8]LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的低温性能及动力学分析[J]. 李光胤,黄震雷,张占军,周恒辉.  中国科学:化学. 2014(07)
[9]Al2O3包覆LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的结构和性能[J]. 王海涛,段小刚,仇卫华.  电池. 2014(02)
[10]全球锂电池市场状况和应用发展综述[J]. 王福鸾,杜军,裴金海.  电源技术. 2014(03)

硕士论文
[1]锂离子电池正极材料球形LiNi0.7Co0.15Mn0.15O2的制备及表面包覆改性研究[D]. 谭欣欣.中南大学 2010



本文编号:3658246

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