鋰離子電池新型負極材料一氧化鈮及碳化硅的研究.pdf

1、立方結(jié)構(gòu)的一氧化鈮(NbO)材料和碳化硅(SiC)材料因其具有安全、穩(wěn)定、環(huán)保、低價等優(yōu)勢，有望成為新型的鋰離子電池負極材料。本論文采用高溫固相還原法制備了NbO材料，采用直接購買的SiC粉末為原材料，用XRD、SEM、激光粒度測試、CV曲線、EIS曲線及充放電曲線等檢測分析手段，研究了一氧化鈮和碳化硅兩種不同材料的理化性能和電化學(xué)性能，并初步探究了兩種材料的嵌鋰動力學(xué)過程。得出主要結(jié)論如下:
　　(1)以鈮粉和五氧化二鈮粉末為原

2、料，采用高溫固相法，制備了純相的NbO粉末。通過球磨處理，減小了粉末顆粒粒徑，改變了顆粒的表明形貌，使得NbO粉末分布更加均勻，提高了材料的電化學(xué)性能;NbO電極材料在0.1C倍率下首次放電比容量高達355mAh·g-1，循環(huán)50次后，仍有293 mAh·g-1的可逆比容量保留;NbO負極材料的嵌鋰平臺大概在1.6V左右;NbO材料的對鋰的插嵌機理為鋰離子的直接脫嵌，是一個單相轉(zhuǎn)變的過程。
　　(2)以直接購買的碳化硅為原料，通過

3、球磨處理后，SiC電極材料首次以0.02C倍率條件下放電，比容量高達468mAh·g-1，循環(huán)50次后，仍有335mAh·g-1的可逆比容量保留，不可逆容量損失為28.4％;不同倍率條件下，SiC電極的容量保持率都較高;SiC負極材料的嵌鋰平臺大概在0.8V左右;采用原位X射線衍射的方法對SiC電極材料的嵌鋰機理進行了初步的探究，推斷SiC材料的對鋰的插嵌機理為單相鋰離子的直接脫嵌。
　　(3)采用恒電流滴定(PITT)、循環(huán)伏安

4、(CV)和交流阻抗(EIS)三種不同方法對NbO和SiC電極材料在充放電反應(yīng)中進行了鋰離子擴散系數(shù)的研究，結(jié)果表明:恒電位間歇滴定法研究測定的NbO電極在充放電過程中的鋰離子在固相中的擴散系數(shù)在2.09×10-10～5.33×10-11 cm2·s-1的范圍;循環(huán)伏安法研究NbO電極的界面過程中NbO電極在氧化和還原過程中的鋰離子在固相中的擴散濃度系數(shù)Ds分別為1.56×10-12和1.25×10-12 cm2·s-1，兩種方法測試結(jié)果