新型鋰離子電池負極材料的研究.pdf

1、近年來高比容量錫基負極材料和硅基鋰離子電池負極材料以及高安全鈦酸鋰材料成為研究的熱點。但是硅基、錫基材料在電池的充放電過程中材料體積變化劇烈，引起材料結構塌陷進而導致電池的循環(huán)壽命急劇下降。目前的解決方法主要集中在：1)材料顆粒的納米化；2)材料合金化；3)引入惰性或者活性物質作為結構支撐。本論文通過引入碳材料并構建核殼結構的方法對硅基或者錫基材料改性，以改善其循環(huán)性能；采用高溫固相法、熔鹽法以及微波法制備鈦酸鋰材料，并對比三種方法以及

2、工藝條件對材料性能的影響。
　　 通過溶膠凝膠法引入石墨材料合成SnO2/石墨復合材料，XRD和SEM研究表明，兩種材料的形貌和結構均保持了自身的特點。電性能研究顯示石墨材料對改善SnO2的循環(huán)性能效果明顯。含碳量為70％的復合材料，首次可逆容量為409.4 mAh/g，效率為77％，30次循環(huán)之后容量保持率為68％。進一步采用水熱法引入無定形碳，并通過碳熱還原合成了Sn/石墨/無定形碳樣品。研究結果表明：所制備的復合材料樣品具

3、有以Sn為中心、無定形碳包圍、石墨填充的類核殼的結構，50次循環(huán)之后仍然保持有81.1％的容量。
　　 采用氣相擴散法合成了SnO2/石墨復合材料，通過XRD、SEM、恒電流充放電測試系統(tǒng)等手段對材料的微觀結構和形貌以及電性能進行表征。分析結果表明：合成的樣品可逆容量及循環(huán)性能高于普通溶膠凝膠法所制得復合材料。合成樣品的首次可逆容量為618.4mAh/g，循環(huán)四十周后容量保持率為82.1％。
　　 以糠醇樹脂為原材料對硅

4、基材料改性，通過XRD、SEM、TEM等方法考察了復合材料的微觀結構表明；復合材料是具有核殼結構的Si-SiO2小球，小球粒徑在50nm左右，其中的硅核為20nm，碳材料均勻的分散在小球的周圍。材料的可逆比容量為762.SmAh/g，首次效率為75％，僅存在一個放電電壓平臺在0.1V-0.3V左右。材料的循環(huán)性能得到明顯改善，50周循環(huán)后容量保持80.1％。
　　 采用高溫固相法、熔鹽法、微波法合成鈦酸鋰樣品，研究結果表明，高溫

5、固相法合成了亞微米級、純相、晶型完好的尖晶石型Li4Ti5O12；倍率充放電性能優(yōu)異：10C充電容量為1C容量的92.5％，10C放電容量為1C容量的94.8％，電壓平臺下降0.1V左右。熔鹽法制備過程中可通過改變復合熔鹽的比例控制合成產(chǎn)物的顆粒尺寸，另外XRD分析表明充足的氧氣對合成含高價鈦的Li4Ti5O12是很關鍵的。微波法可快速合成結晶度好的鈦酸鋰；電性能測試結果表明微波法制備樣品的比容量相對固相法樣品較小但首次庫倫效率高，循環(huán)