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《鋰離子電池納米硅復(fù)合負(fù)極材料的制備與研究.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、分類(lèi)號(hào)UDC密級(jí)——單位代碼lQl5l鋰離子電池納米硅復(fù)合負(fù)極材料的制備與研究程美康指導(dǎo)教師文鐘晟職稱(chēng)學(xué)位授予單位大連海事大學(xué)副教授申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別碩士學(xué)科(專(zhuān)業(yè))材料科學(xué)與工程論文完成日期2011-5答辯日期201卜6答辯委員會(huì)主席kqLr．一：．．‘-一印‘‘一’?。。．_、‘‘．．’。1屯_。甘．。．j：；。：～■t：jt，。≥‘‘0t．joj：+囊1i·，二‘：。}，’：r，‘’，’SynthesisandCharacterizationofCompositeNano-siliconAnodeMa
2、terialsforLithiumIonBatteryAthesisSubmittedtoDalianMaritimeUniversityInpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringbyChengMeikang(MaterialsScienceandEngineering)ThesisSupervisor：AssociateProfessorWenZhongshengJune2011
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4、，，iiii¨i●■___■㈣6㈣9㈣8Ⅲ川Ⅲ●I啪Y．：I：．，-●-、’1I————一，爭(zhēng)大連海事大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：本論文是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，撰寫(xiě)成博／碩士學(xué)位論文二—盆玨睦望熊型翻望復(fù)絲薹蟄壘翊琶孛牡除論文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，對(duì)論文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本論文中不包含任何未加明確注明的其他個(gè)人或集體已經(jīng)公開(kāi)發(fā)表或未公開(kāi)發(fā)表的成果。本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：學(xué)位論文版權(quán)
5、使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者及指導(dǎo)教師完全了解大連海事大學(xué)有關(guān)保留、使用研究生學(xué)位論文的規(guī)定，即：大連海事大學(xué)有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大連海事大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，也可采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編學(xué)位論文。同意將本學(xué)位論文收錄到《中國(guó)優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)》(中國(guó)學(xué)術(shù)期刊(光盤(pán)版)電子雜志社)、《中國(guó)學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)》(中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所)等數(shù)據(jù)庫(kù)中，并以電子出版物形式出版發(fā)行和
6、提供信息服務(wù)。保密的論文在解密后遵守此規(guī)定。本學(xué)位論文屬于：保密口在——年解密后適用本授權(quán)書(shū)。不保密口(請(qǐng)?jiān)谝陨戏娇騼?nèi)打“√”)論文作者簽名：零蔽導(dǎo)師簽名：日期：20l『年6月勰日—r、●中文摘要摘要硅具有較高的理論嵌鋰容量(4200mAh／g)而備受人們關(guān)注，但硅作為鋰離子電池的負(fù)極材料在脫嵌鋰過(guò)程中體積膨脹非常嚴(yán)重，引起材料的粉化和破裂，導(dǎo)致循環(huán)性能變差。減小電極材料的尺寸是緩解體積效應(yīng)的途徑。本文基于氣一液一固生長(zhǎng)機(jī)理，通過(guò)化學(xué)氣相沉積的方法，合成了具有新型復(fù)合結(jié)構(gòu)的硅類(lèi)負(fù)極材料，通過(guò)工藝參數(shù)的
7、優(yōu)化，得到了電化學(xué)性能優(yōu)異的富含硅納米線(xiàn)的納米硅復(fù)合負(fù)極材料。這種復(fù)合電極材料的創(chuàng)制，能顯著降低硅的體積膨脹產(chǎn)生的不可逆容量，有效提高材料的首次庫(kù)倫效率。本文以硅烷作為硅源，基于傳統(tǒng)氣一液一固的硅納米線(xiàn)生長(zhǎng)模式，通過(guò)改進(jìn)氣相沉積工藝，利用硅一金低共熔顆粒的低熔點(diǎn)特性，在高溫環(huán)境下通過(guò)蒸發(fā)一沉積的模式，建立了VSL二次沉積的新方法，通過(guò)反應(yīng)氣氛、溫度、壓力和流量的調(diào)控，對(duì)制備硅納米復(fù)合材料的工藝參數(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)性?xún)?yōu)化及后處理。結(jié)果表明以硅烷／氫氣作為反應(yīng)氣氛、反應(yīng)溫度為500"C、低壓(壓力為．0．09M
8、pa)和流量為0．25l／min的條件為本論文最優(yōu)制備工藝條件。采用XRD、Raman和SEM等方法對(duì)電極表面形貌和組成進(jìn)行了表征，采用室溫恒流充放電、循環(huán)伏安和交流阻抗等方法對(duì)材料的電化學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試與分析。在最優(yōu)工藝條件下制備的電極表面為富含硅納米線(xiàn)的硅納米顆粒／硅一金納米顆粒／硅納米線(xiàn)的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的三元復(fù)合負(fù)極材料。在恒流充放電電流為0．05mA的條件下進(jìn)行循環(huán)，首次放電比容量為3071．8mAh／g，首次充放電庫(kù)倫效率高達(dá)90．37％，后續(xù)20次循環(huán)庫(kù)倫效率保持在95％以上。研究結(jié)果表明，
9、循環(huán)20次后的硅納米線(xiàn)雖然由于其固有的體積效應(yīng)導(dǎo)致了線(xiàn)徑的增加，但仍然保持完整的線(xiàn)狀結(jié)構(gòu)，未出現(xiàn)體相結(jié)構(gòu)常見(jiàn)的粉化與破裂。這是材料保持良好的電化學(xué)性能的重要原因。關(guān)鍵詞：鋰離子電池：=次沉積：納米硅，i復(fù)合負(fù)極材料，i庫(kù)倫效率◆今英文摘要ABSTRACTSiliconpossessedthehigllesttheoreticalcapacity(4200mAh／g)ofallknownanodematerialandissuggestedasaproms
