锂离子电池三元Si基复合负极材料的研究

锂离子电池三元Si基复合负极材料的研究

论文摘要

随着新能源和新材料的开发和应用,关于锂离子电池电极材料的研究越来越得到重视。硅具有比容量高(理论比容量为4200mAh/g)和倍率放电性能好等优点,是目前锂电负极材料研究的热点之一。本文研究了Mg-Ni-Si和Al-Ti-Si两个不同体系复合负极材料的电化学规律。对于Mg-Ni-Si体系而言,Si含量对电化学性能有明显影响。热处理可以有效提高Si含量样品的循环性能和库伦效率。Si含量(按摩尔比)为15%时首次库伦效率为64%左右,Si含量为30%时,首次库伦效率为52%左右。Si含量(按摩尔比)小于15%时,其含量每增加5%,循环性能减小7%左右;Si含量超过15%时,其含量的变化对循环性能产生较大的影响。对于Al-Ti-Si体系而言,其充放电曲线显示样品经首次充放电后,由晶态转变为非晶态。Al-Ti-Si体系首次库仑效率较低,第二次循环以后库仑效率较高;但可逆容量较低。对于样品Al30Ti45Si25经700℃和800℃烧结后循环性能较好。说明700℃以上烧结对样品的循环性能有明显的提升作用。

论文目录

  • 致谢
  • 摘要
  • Abstract
  • 引言
  • 1 锂离子电池综述
  • 1.1 锂离子电池的发展
  • 1.1.1 锂原电池
  • 1.1.2 锂二次电池
  • 1.1.3 锂离子电池
  • 1.2 锂离子电池的工作原理及特点
  • 1.3 锂离子电池负极材料
  • 1.4 锂离子电池 Si 基负极材料的研究进展
  • 1.4.1 粉体硅的复合物
  • 1.4.2 硅薄膜
  • 1.5 硅基负极材料存在的问题及解决办法
  • 1.6 本文的工作内容
  • 2. 实验与测试方法
  • 2.1 实验药剂
  • 2.2 实验仪器与设备
  • 2.3 实验方案
  • 2.3.1 Mg-Ni-Si 体系
  • 2.3.2 Al-Ti-Si 体系
  • 2.4 材料结构及形貌测定
  • 2.5 材料形貌分析
  • 2.6 材料电性能测试
  • 2.6.1 电极极片的制备
  • 2.6.2 半电池的组装及电化学性能的测试
  • 3 Mg-Ni-Si 体系的电化学性能
  • 3.1 Mg-Ni-Si 复合材料的表面形貌
  • 3.1.1 球磨时间对样品表面形貌的影响
  • 3.1.2 热处理对样品表面形貌的影响
  • 3.2 Mg-Ni-Si 复合材料的物相
  • 3.3 Mg-Ni-Si 复合材料的电化学性能
  • 3.3.1 不同 Si 含量对 Mg-Ni-Si 复合材料电化学性能的影响
  • 3.3.2 热处理对 Mg-Ni-Si 复合材料电化学性能的影响
  • 3.4 本章小结
  • 4. Al-Ti-Si 复合材料的电性能
  • 4.1 Al-Ti-Si 复合材料的表面形貌
  • 4.2 Al-Ti-Si 复合材料的物相
  • 4.2.1 不同 Si 含量对 Al-Ti-Si 复合材料的物相的影响
  • 4.2.2 不同烧结温度对 Al-Ti-Si 复合材料的物相的影响
  • 4.3 Al-Ti-Si 复合材料电化学性能
  • 4.3.1 不同 Si 含量对 Al-Ti-Si 复合材料电化学性能的影响
  • 4.3.2 不同烧结温度对 Al-Ti-Si 复合材料电化学性能的影响
  • 4.4 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 作者简历
  • 学位论文数据集
  • 相关论文文献

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