学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

两种锂离子电池负极材料的研究

作　者: 张联忠
导　师: 唐致远；徐强；大石繁
学　校: 天津大学
专　业: 应用化学
关键词: 锂离子电池负极材料 Si/C复合材料锂钛复合氧化物循环性能固相合成
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 213次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

锂离子电池以其高能量、安全可靠、寿命长、无污染等优点,成为目前最具有发展前途的高能二次电池。随着锂离子电池的进一步发展的需要,人们越来越多的要求可充电锂离子电池电极材料具有更高的比容量和更好的安全性,寻找和开发能够取代现有碳材料的新型负极材料成为当今研究的热点。本论文针对非碳类负极材料主要进行了两方面的初步探索研究。论文采用圆柱型电池对Si/C复合负极材料和石墨化碳负极材料的循环和倍率性能进行了研究,并对实际应用中存在的问题以及失效原因进行了分析。Si/C负极电池200次循环后容量维持率仅为69.5%,并且放电平台低于石墨化碳负极材料。造成其容量衰减快的主要原因为电极体积膨胀导致的电极活性物质脱落,电接触性能变差,极化增大容量损失,SEI膜被破坏,进而电解液不断的分解,界面膜增大,电阻增加,以及材料本身结构造成的插入的锂无法全部脱出,是造成容量损失是的最主要原因。论文对尖晶石结构的锂钛复合氧化物Li₄Ti₅O₁₂负极材料的固相合成法及材料的性能进行了研究。对不同锂源、不同培烧温度、培烧时间、有无分散剂等条件进行了实验研究,优化了最佳合成材料条件。制备的Li₄Ti₅O₁₂负极样品在1.55V（vs Li/Li+）附近有平稳的放电平台,充电电压平台略高于放电电压平台,电池首次放电容量为146mAh/g,具有稳定的循环性能,该材料结构稳定,是一种高安全长寿命的锂离子电池负极材料。

全文目录

中文摘要  6-7
英文摘要(ABSTRACT)  7-8
第一章绪论  8-28
  1.1 引言  8-10
  1.2 锂离子电池工作原理  10-12
  1.3 锂离子电池正负极材料及电解液研究进展  12-26
    1.3.1 正极材料研究进展  12-15
      1.3.1.1 层状结构氧化物  12-13
      1.3.1.2 尖晶石嵌锂化合物  13-14
      1.3.1.3 铁基化合物  14-15
    1.3.2 负极材料研究进展  15-23
      1.3.2.1 碳负极材料  16-17
      1.3.2.2 非碳负极材料  17-22
        1.3.2.2.1 锡基材料  17-21
          1.3.2.2.1.1 锡炭复合材料  18-19
          1.3.2.2.1.2 锡氧化物  19-20
          1.3.2.2.1.3 锡合金  20-21
        1.3.2.2.2 硅基材料  21-22
          1.3.2.2.2.1 单质硅  21
          1.3.2.2.2.2 硅化合物  21-22
      1.3.2.3 其它负极材料  22-23
        1.3.2.3.1 钴氧化物  22-23
        1.3.2.3.2 钛氧化物  23
    1.3.3 电解液研究进展  23-26
      1.3.3.1 有机溶剂  24-25
      1.3.3.2 电解液锂盐  25-26
      1.3.3.3 添加剂  26
  1.4 本文主要研究内容和意义  26-28
第二章材料的制备和分析方法  28-32
  2.1 Si/C 复合材料准备与电池成型  28
    2.1.1 Si/C 复合负极材料  28
    2.1.2 正极片的制作  28
    2.1.3 负极片的制作  28
    2.1.4 电解液及隔膜  28
  2.2 Li_4Ti_5O_(12) 的合成实验  28-30
    2.2.1 化学药品与实验仪器  28-29
    2.2.2 合成方法  29
    2.2.3 电池的组装  29-30
  2.3 分析与测试  30-32
    2.3.1 多晶粉末X 射线衍射分析（XRD）  30
    2.3.2 扫描电镜（SEM）与能谱成分（EDS）表征  30
    2.3.3 热分析（TG、DSC）  30
    2.3.4 循环伏安技术（CV）以及交流阻抗  30-31
    2.3.5 电感耦合等离子发射谱（ICP）  31
    2.3.6 电化学性能测试  31-32
第三章 Si/C 复合阳极材料失效原因分析  32-47
  3.1 引言  32-33
  3.2 材料性能测试  33-38
    3.2.1 材料SEM、EDS 及XRD  33-35
    3.2.2 材料的可逆容量  35
    3.2.3 材料的循环性能  35-37
    3.2.4 材料的大电流放电性能  37-38
  3.3 材料失效原因分析  38-46
    3.3.1 材料的不可逆容量  38-40
    3.3.2 以Si/C为负极的电池容量衰减原因分析  40-46
  3.4 本章小结  46-47
第四章锂钛复合氧化物Li_4Ti_5O_(12)负极材料  47-60
  4.1 引言  47-48
  4.2 反应不同锂源的TG-DSC 曲线分析  48-49
    4.2.1 LiOH·H_2O 为锂源的热重分析  48-49
    4.2.2 Li_2CO_3 为锂源的热重分析  49
  4.3 煅烧时间的影响  49-53
    4.3.1 表面形貌SEM 分析  49-50
    4.3.2 相结构XRD 分析  50-53
  4.4 分散剂的影响  53-54
  4.5 不同原材料的影响  54-56
  4.6 样品Li_4Ti_5O_(12) 的电化学性能  56-57
  4.7 样品Li_4Ti_5O_(12) 的循环伏安和交流阻抗性能  57-59
  4.8 本章小结  59-60
第五章结论  60-62
参考文献  62-71
攻读硕士学位期间发表论文情况  71-72
致谢  72

两种锂离子电池负极材料的研究

内容摘要

全文目录

相似论文