資源描述：
《硅納米負(fù)極材料的制備及鋰離子電池電化學(xué)性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、學(xué)校代碼10530學(xué)號201510121208分類號密級碩士學(xué)位論文硅納米負(fù)極材料的制備及鋰離子電池電化學(xué)性能研究學(xué)位申請人汪盼盼指導(dǎo)教師黃凱副教授學(xué)院名稱物理與光電工程學(xué)院學(xué)科專業(yè)物理學(xué)研究方向微納能源材料與器件二〇一八年六月八日Preparation&LithiumionbatteriesElectrochemicalPerformanceResearchofSiliconNanoAnodeMaterialsCandidatePanpanWangSupervisorAssociateProf
2、essorKaiHuangCollegeSchoolofPhysicsandOptoelectronicsProgramPhysicsSpecializationSynthesisandPropertiesofNanomaterialsDegreeMasterofscienceUniversityXiangtanUniversityDateJune8th,2018摘要伴隨著經(jīng)濟(jì)全球化的進(jìn)程和清潔能源需求的不斷高漲，尋求新的儲能裝置已經(jīng)成為新能源相關(guān)領(lǐng)域的關(guān)注熱點。鋰離子電池由于具有體積小、容量大
3、、重量輕、無污染、能量密度高、自放電率低等特點，被認(rèn)為是目前綜合性能最好的儲能體系之一，已應(yīng)用在手機(jī)、攝像機(jī)、筆記本電腦、電動玩具、照相機(jī)以及電動汽車、摩托車啟動電源等產(chǎn)品中。目前商用化鋰離子電池主要采用石墨作為負(fù)極-1材料，具有良好的循環(huán)性能，但其理論能量密度為160whkg，不能滿足人們對于鋰離子動力電池能量密度的高需求。因此，開發(fā)高比容量的負(fù)極材料是解決鋰離子電池容量低的有效途徑。其中，硅負(fù)極鋰離子電池材料因其高的理論比容量-1(4200mAhg)和較低的脫嵌鋰電位(＜0.5V)而成為最有
4、希望的高容量負(fù)極材料之一。但是硅材料在充放電過程中出現(xiàn)的體積膨脹收縮比過大，導(dǎo)致材料易粉化，嚴(yán)重影響其電化學(xué)性能。通過將硅材料的納米化可減小鋰離子傳輸路徑，提高其電化學(xué)性能，同時有效解決其膨脹粉化問題。因此本文主要采用了兩種簡單、可控、低成本的方法實現(xiàn)了不同結(jié)構(gòu)的硅納米材料，即對二維硅納米片材料以及硅/碳復(fù)合納米顆粒進(jìn)行了制備、表征，同時通過優(yōu)化其硅納米材料導(dǎo)電性來提高其電化學(xué)性能。主要內(nèi)容如下：制備二維Si納米片。利用NaCl作為模板，TEOS（正硅酸四乙酯）為硅源。在一定的堿性環(huán)境下水解得到
5、SiO2，再通過重結(jié)晶NaCl后得到大面積、高純度2的SiO2納米片。再利用鎂熱還原方法得到高純度、面積可達(dá)10um的二維Si納米片。對制備的Si納米片進(jìn)行了SEM、TEM、Raman、XRD等表征，最后將Si納米片與GO按7:3的比例復(fù)合抽濾、退火得到電極，將其作為鋰電負(fù)極材料進(jìn)行儲鋰性能測試，并將其與涂膜得到的純Si納米片電極進(jìn)行性能對比。實驗結(jié)果表明，與GO復(fù)合的Si納米片具有很好的循環(huán)穩(wěn)定性，與純Si納米片電極相比具有更好的電化學(xué)性能。-1制備Si/C的納米顆粒。首先將商業(yè)粉煤灰以300
6、rmin的轉(zhuǎn)速球磨24h得到500nm左右的粉煤灰顆粒，利用高濃度H2SO4、HCl進(jìn)行除雜，得到純二氧化硅納米顆粒，然后將其分散在過飽和葡萄糖水溶液中，800℃碳化得到SiO2/C，直接將其通過鎂熱還原、酸洗得到Si/C結(jié)構(gòu)。對制備的Si/C進(jìn)行了SEM、TEM、Raman、XRD等的結(jié)構(gòu)表征，并就含碳量做了TGA測試。最后將Si/C與炭黑、PVDFI以7:2:1的比例進(jìn)行涂膜、退火后制得電極，將其作為負(fù)極材料進(jìn)行儲鋰性能測試。結(jié)果表明，該材料具有較好的循環(huán)性能。關(guān)鍵詞：硅納米材料；鎂熱還原；
7、儲鋰性能；鋰離子電池IIAbstractWiththeprocessingofeconomicglobalizationandthecontinuousgrowthindemandforcleanenergy,Searchingfornewenergystoringdevicehasbeenahottopicintheareaofnewenergyrelatedfields.Lithium-ionbatteryisdeemedtobeoneofbestcomprehensiveenergysto
8、ragesystemsduetoitssmallvolume,largecapacity,lightweigh,nopollution,highenergydensity,lowself-dischargerate,Andithasbeenappliedtovariouselectricproductssuchasmobilephone,videocamera,laptop,electronictoysandelectronicvehicle.Atpresent,commerciallithiu
