高性能磷系储能材料的设计及制备研究
发布时间：2023-03-12 14:40
作为便携式电子设备和混合动力汽车的理想电源,锂离子电池因具有储能密度大、开路电压高、自放电率低、循环寿命长、安全性好等优点受到了广泛的关注。随着科技的发展,人们对锂离子电池提出了更高的要求,高能量密度的锂离子电池逐渐成为科研工作者的重点研究对象。其中,提高锂离子电池性能的有效途径之一是研发高容量的电池负极材料。在众多负极材料中,单质磷因具有较高的理论比容量(2596 mAh g-1)而备受国内外科研工作者们的高度重视。然而,受制于自身较低的电子电导率和严重的体积膨胀问题,其储锂性能在循环过程中迅速恶化。为解决此问题,本文以纳米磷材料作为研究对象,将其与导电性良好的碳材料进行复合后作为负极材料进行研究。采用X射线衍射(XRD),拉曼光谱(Raman),扫描电镜(SEM)等表征技术对其结构和形貌进行了分析,通过恒流充放电测试、循环伏安分析、交流阻抗分析对其电化学性能进行了系统的研究。具体研究内容如下:(1)以对环境有害且不可降解的香烟过滤嘴为碳源,结合高温热处理及气相沉积法制备得到了红磷/香烟过滤嘴基多孔炭复合材料。该复合材料表现出良好的循环性能和倍率性能,在100 ...
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 锂离子电池的概述
1.2.1 锂离子电池的发展历史
1.2.2 锂离子电池的结构组成及工作原理
1.2.3 锂离子电池的特点
1.3 锂离子电池负极材料研究现状
1.3.1 碳负极材料
1.3.2 非碳负极材料
1.4 本论文的研究思路及研究内容
1.4.1 研究思路
1.4.2 研究内容
第二章 实验仪器及表征测试方法
2.1 实验试剂和仪器设备
2.1.1 实验药品与试剂
2.1.2 实验仪器设备
2.2 材料的表征方法
2.2.1 X射线衍射(XRD)
2.2.2 拉曼光谱(Raman)
2.2.3 扫描电子显微镜(SEM)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)
2.2.4 透射电子显微镜(TEM)
2.2.5 低温氮气吸附/脱附测试(BET)
2.2.6 傅立叶变换红外光谱(FTIR)
2.2.7 X射线光电子能谱(XPS)
2.3 极片的制备及电池的组装
2.3.1 电极极片的制备
2.3.2 纽扣电池的组装
2.4 电化学性能测试
2.4.1 循环伏安测试(CV)
2.4.2 恒流充放电测试
2.4.3 交流阻抗测试(EIS)
第三章 红磷/香烟过滤嘴基多孔炭复合材料的制备及其储锂性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 香烟过滤嘴基多孔炭(CPC)的制备
3.2.2 红磷/香烟过滤嘴基多孔炭(RP/CPC)复合材料的制备
3.2.3 材料的结构形貌表征
3.2.4 材料的电化学性能表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 红磷/香烟过滤嘴基多孔炭(RP/CPC)复合材料的结构形貌分析
3.3.2 红磷/香烟过滤嘴基多孔炭(RP/CPC)复合材料的储锂性能研究
3.4 本章小结
第四章 基于KOH活化法的红磷/香烟过滤嘴基多孔炭复合材料的制备及其储锂性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 活化后的香烟过滤嘴基多孔炭(AK-C)的制备
4.2.2 红磷/活化后的香烟过滤嘴基多孔炭(P/AK-C)复合材料的制备
4.2.3 材料的结构形貌表征
4.2.4 材料的电化学性能表征
4.3 结果与讨论
4.3.1 红磷负载量对P/AK-C复合材料制备的影响
4.3.2 红磷/活化后的香烟过滤嘴基多孔炭(P/AK-C)复合材料的结构形貌分析
4.3.3 红磷/活化后的香烟过滤嘴基多孔炭(P/AK-C)复合材料的储锂性能研究
4.4 本章小结
第五章 碳包覆的磷/石墨烯复合材料的制备及其储锂性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 纳米黑磷的制备
5.2.2 氧化石墨烯(GO)的制备
5.2.3 碳包覆的磷/石墨烯复合材料前驱体(P@C/GO)的制备
5.2.4 碳包覆的磷/石墨烯(P@C/G)复合材料的制备
5.2.5 材料的结构形貌表征
5.2.6 材料的电化学性能表征
5.3 结果与讨论
5.3.1 碳包覆的磷/石墨烯(P@C/G)复合材料的结构形貌分析
5.3.2 碳包覆的磷/石墨烯(P@C/G)复合材料的储锂性能研究
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 研究结论
6.2 研究创新点
6.3 工作展望
致谢
参考文献
附录A(攻读硕士学位期间取得的研究成果及获奖情况)
本文编号：3761404
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 锂离子电池的概述
1.2.1 锂离子电池的发展历史
1.2.2 锂离子电池的结构组成及工作原理
1.2.3 锂离子电池的特点
1.3 锂离子电池负极材料研究现状
1.3.1 碳负极材料
1.3.2 非碳负极材料
1.4 本论文的研究思路及研究内容
1.4.1 研究思路
1.4.2 研究内容
第二章 实验仪器及表征测试方法
2.1 实验试剂和仪器设备
2.1.1 实验药品与试剂
2.1.2 实验仪器设备
2.2 材料的表征方法
2.2.1 X射线衍射(XRD)
2.2.2 拉曼光谱(Raman)
2.2.3 扫描电子显微镜(SEM)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)
2.2.4 透射电子显微镜(TEM)
2.2.5 低温氮气吸附/脱附测试(BET)
2.2.6 傅立叶变换红外光谱(FTIR)
2.2.7 X射线光电子能谱(XPS)
2.3 极片的制备及电池的组装
2.3.1 电极极片的制备
2.3.2 纽扣电池的组装
2.4 电化学性能测试
2.4.1 循环伏安测试(CV)
2.4.2 恒流充放电测试
2.4.3 交流阻抗测试(EIS)
第三章 红磷/香烟过滤嘴基多孔炭复合材料的制备及其储锂性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 香烟过滤嘴基多孔炭(CPC)的制备
3.2.2 红磷/香烟过滤嘴基多孔炭(RP/CPC)复合材料的制备
3.2.3 材料的结构形貌表征
3.2.4 材料的电化学性能表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 红磷/香烟过滤嘴基多孔炭(RP/CPC)复合材料的结构形貌分析
3.3.2 红磷/香烟过滤嘴基多孔炭(RP/CPC)复合材料的储锂性能研究
3.4 本章小结
第四章 基于KOH活化法的红磷/香烟过滤嘴基多孔炭复合材料的制备及其储锂性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 活化后的香烟过滤嘴基多孔炭(AK-C)的制备
4.2.2 红磷/活化后的香烟过滤嘴基多孔炭(P/AK-C)复合材料的制备
4.2.3 材料的结构形貌表征
4.2.4 材料的电化学性能表征
4.3 结果与讨论
4.3.1 红磷负载量对P/AK-C复合材料制备的影响
4.3.2 红磷/活化后的香烟过滤嘴基多孔炭(P/AK-C)复合材料的结构形貌分析
4.3.3 红磷/活化后的香烟过滤嘴基多孔炭(P/AK-C)复合材料的储锂性能研究
4.4 本章小结
第五章 碳包覆的磷/石墨烯复合材料的制备及其储锂性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 纳米黑磷的制备
5.2.2 氧化石墨烯(GO)的制备
5.2.3 碳包覆的磷/石墨烯复合材料前驱体(P@C/GO)的制备
5.2.4 碳包覆的磷/石墨烯(P@C/G)复合材料的制备
5.2.5 材料的结构形貌表征
5.2.6 材料的电化学性能表征
5.3 结果与讨论
5.3.1 碳包覆的磷/石墨烯(P@C/G)复合材料的结构形貌分析
5.3.2 碳包覆的磷/石墨烯(P@C/G)复合材料的储锂性能研究
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 研究结论
6.2 研究创新点
6.3 工作展望
致谢
参考文献
附录A(攻读硕士学位期间取得的研究成果及获奖情况)
本文编号：3761404
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3761404.html
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