学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示
天然石墨负极材料表面改性研究
作 者: 马志华
导 师: 杨书廷;尹艳红
学 校: 河南师范大学
专 业: 材料学
关键词: 锂离子电池 天然石墨 表面处理 电化学性能
分类号: TM912
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 51次
引 用: 0次
阅 读: 论文下载
内容摘要
锂离子二次电池具有电压高、比能量大、循环寿命长、安全性能好、自放电小、可快速充放电的优点,目前已在手机、笔记本、电动自行车等领域得到广泛的使用。21世纪,电动汽车领域快速发展,锂离子电动汽车这一概念被越来越多的人们所关注。锂离子电动汽车发展的核心问题是电池,而电池性能的核心是电池材料。本文概述了锂离子二次电池的组成、原理及优点,描述了锂离子二次电池的现状及面临的挑战,介绍了电池材料的情况,并详细阐述了天然石墨负极材料目前的研究情况及改性方法。在此基础上从液相氧化、NG与SnO2材料复合和导电聚合物包覆复合材料及高温高压处理四个方面对天然石墨进行改性,并对其物理性能和电化学性能做了一系列分析。(1)在不同PH值条件下硝酸氧化处理天然石墨得到活性物质,经氧化处理的石墨材料表面更加的平整光洁,排列更加紧密,振实密度提高了3.5%。天然石墨材料经氧化处理后电化学性能有了明显的提高,其中表现最好的为PH1.0下氧化的样品。其首次放电容量高达356mAh·g-1,接近石墨的理论容量,较未处理石墨样品提高了46mAh·g-1,循环20次后仍保持339mAh·g-1,容量保持率为95.2%.使用PH值为0.5的硝酸溶液处理天然石墨时,活性物质具有更高的首次放电容量,但循环性能较差。分析认为,当表面氧化程度过高时对材料的循环性能会有不利影响。(2)以四氯化锡为原料,制备二氧化锡纳米颗粒。将二氧化锡加入甲苯溶液,并加入一定量的硅试剂在高温氮气保护下进行氨基化处理。将天然石墨材料在PH值为1.0的硝酸溶液中氧化处理后,与氨基化处理得到的二氧化锡进一步反应,在两种材料之间形成稳定的化合键。复合材料分布较为均匀,其聚集形态可分为三种:石墨表面断裂凹陷处氧化锡小颗粒的分布,石墨边缘区域大量氧化锡的团聚沉积和石墨表面平整区域的氧化锡小颗粒均匀分散。复合材料表现出了较好的电化学性能,首次放电容量达到567mAh·g-1,循环20次后容量保持率在75%。(3)NG/SnO2复合材料经聚吡咯包覆后,形成了片状包覆结构。片状包覆物以SnO2小颗粒为核,形成了核壳结构。SnO2材料包覆比较完整,石墨大颗粒表面有部分区域未完全包覆。经过包覆的NG/SnO2表现出了良好的电性能。与未包覆前567mAh·g-1相比,首次放电比容量虽然下降了54.3mAh·g-1,但首次不可逆容量也有了明显降低,首次充放电效率有了明显的提高,达到75%。循环20次后比容量仍然保持在479.4mAh·g-1,容量保持率为90%,较未包覆前的75%有了明显的提升。(4)天然石墨在水和丙三醇的溶液中进行了高温高压处理。经处理的材料结构和表面形貌无明显变化,而首次容量均有提高,其中在水溶液中处理的材料在前几次循环衰减较快,之后的循环性能趋于稳定。在丙三醇溶液中处理的材料首容量(放电比容量342.3mAh·g-1)和循环性能均有明显提高。高温高压的处理方法工艺简单,后处理容易,处理过程中无环境污染。处理后的材料表现出了良好的电化学性能,有望得到进一步应用。
|
全文目录
摘要 4-6 Abstract 6-11 第一章 绪论 11-27 1.1 引言 11 1.2 概述 11-15 1.3 锂离子二次电池正极材料 15-17 1.4 锂离子负极材料的研究概况 17-21 1.5 石墨材料的研究进展 21-25 1.6 研究天然石墨负极材料的主要研究手段 25 1.7 选题意义、研究内容及创新点 25-27 第二章 天然石墨材料氧化处理的研究 27-37 2.1 引言 27 2.2 实验部分 27-29 2.3 结果与讨论 29-36 2.4 小结 36-37 第三章 NG/SNO_2复合材料的研究 37-45 3.1 引言 37 3.2 实验部分 37-38 3.3 实验结果与讨论 38-43 3.4 小结 43-45 第四章 PPY 包覆C/SNO_2复合材料性能的研究 45-53 4.1 引言 45 4.2 实验部分 45-46 4.3 实验结果与讨论 46-50 4.4 小结 50-53 第五章 天然石墨材料的高温高压处理研究 53-59 5.1 引言 53 5.2 实验步骤 53 5.3 结果与讨论 53-57 5.4 小结 57-59 第六章 结论 59-61 参考文献 61-67 致谢 67-69 攻读学位期间发表的学术论文目录 69-70
|
相似论文
- 锂离子电池用多元Sn合金基碳复合材料的研究,TM912.9
- 锂离子电池硅碳负极材料的制备与性能研究,TM912.9
- 钛白粉表面包膜的表征及机理,TQ621.12
- 用于回收废旧锂离子电池中贵金属钴的螯合剂的合成及其性能研究,X76
- LSGM电解质薄膜制备与电化学性能研究,TM911.4
- 锂离子电池电极材料黑磷与LiMn2O4的第一性原理研究,TM912
- 碳纤维表面处理及其增强环氧树脂复合材料界面性能研究,TB332
- 氟代碳酸乙烯酯对锂离子电池低温性能的影响及其机理的研究,TM912
- 三维编织石英纤维增强复合材料的制备及其性能研究,TB332
- 聚丙烯腈基高模量碳纤维的表面处理,TB304
- 锂离子电池正极材料LiFePO4及Li2FeSiO4的合成及改性研究,TM912
- 纳米磷酸铁锂的制备与改性,TM912
- LiFePO4正极材料的制备与改性研究,TM912
- 镁合金表面MoS2/树脂杂化层的制备及其性能研究,TG174.4
- 锂离子电池正极材料LiFePO4的合成及电化学性能研究,TM912
- 石墨烯及其它基底上二氧化锡纳米棒阵列的生长、性能及器件,TB383.1
- Mg-Ni-La块体金属玻璃体系的晶化和储氢性能研究,TG139.8
- 新型可充镁电池正极材料硅酸钴镁的制备及性能研究,TM912
- 多孔五氧化二钒电极材料的合成、表征及性能研究,O614.511
- 石墨负极低温性能影响因素及改进研究,TM912
- 新型锂离子电池负极材料Li4Ti5O12的制备与改性研究,TM912
中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 独立电源技术(直接发电) > 蓄电池
© 2012 www.xueweilunwen.com
|