鋰離子電池負極材料仿生表面改性研究.pdf

1、4IJllllrl[rJIJllF[r[1IJIP[r[rlllrl／IJl!rlIY3261722【單位代碼10476學號1403183065『分類號’rM9ll河南衙瓤大孳碩士學位論文鋰離子電池負極材料仿生表面改性研究學科、專業(yè)研究方向申請學位類別申請人指導教師化學能源材料與電化學理學碩士杜婷岳紅云楊書廷二0一七年五月副教授教授摘要JIIIJlIIIIIIIIlllIIIIIII1[fY3261722鋰離子電池具有很多優(yōu)勢，例如高能

2、量密度、無記憶效應、較長的循環(huán)壽命等，這些優(yōu)勢使其成為便攜式電子設備重要的動力提供者。隨著環(huán)境和能源危機的出現(xiàn)，鋰離子電池作為下一代混合和純電動汽車的動力源之一越來越受到關注，并對鋰離子電池的能量密度和安全性能提出了更高的要求，這就促使我們?nèi)パ芯块_發(fā)低消耗和高性能的電極材料。目前商用的鋰離子電池負極材料石墨存在一些缺點，例如比容量低(理論比容量372mAhg。)、大倍率下容量衰減比較快，這一系列的問題不能滿足高性能鋰離子電池下一代的高要

3、求。所以，研究其它高比容量，優(yōu)異的循環(huán)和倍率性能的電極材料是很有必要的。ZnFe204因為高理論比容量和低能耗而受到廣泛關注。但是，ZnFe204負極材料導電性差、體積膨脹等問題導致了容量的快速衰減、倍率性能較差，這些問題限制了它的實際應用。為了改善這個現(xiàn)狀，研究者們通常將金屬復合氧化物納米化或者與高電導率材料(碳、金屬)復合，來提高界面動力和電子傳輸能力。進而增加結(jié)構的穩(wěn)定性和循環(huán)穩(wěn)定性。Li4Ti5012在充放電過程中具有良好的循環(huán)

4、可逆性，材料的體積幾乎沒有變化，循環(huán)穩(wěn)定性也比較理想。工作電壓在15V左右，可以有效的防止金屬鋰枝晶的形成，從而保證電池在循環(huán)過程中良好的安全性能。但是Li4Ti5012的電子導電性差、容易脹氣，這是Li4Ti5012作為鋰離子電池負極材料得不到廣泛應用的主要原因。目前，針對材料所存在的問題主要從以下幾個方面進行改性：制備納米級別的材料、與導電物質(zhì)復合、離子摻雜、表面包覆等。本論文緒論簡單介紹鋰離子電池及關鍵材料外，主要針對ZnFe20

5、4和Li4Ti5012負極材料的改性方法進行了詳細闡述。本論文的主要實驗是通過仿生的方法將多巴胺包覆及其與多種導電劑的復合物修飾在ZnFe204和Li4Ti5012負極材料的表面，制備出復合負極材料。具體的實驗內(nèi)容分為以下三個方面：1采用簡單易行的溶膠凝膠法制備出納米級別的ZnFe204負極材料，用仿生材料多巴胺通過在材料表面自聚包覆形成一層聚多巴胺包覆層。由于聚多巴胺薄膜是很好的離子透過膜，因此，在ZnFe20。負極材料表面修飾聚多巴