硅基负极及镍锰酸锂正极材料的制备及电化学性能的研究

发布时间：2024-03-06 23:03

　　二氧化硅材料理论比容量高,嵌锂电位低,被认为是新型下一代负极材料。但是其体积膨胀大,导致粉化,循环性能较差。离子和电子导电性差,导致倍率性能不佳,首次库伦效率低。另外,研究锂离子电池在高温下的电化学性能具有重要意义。本文以蔗糖为碳源,以正硅酸乙酯水解的二氧化硅为硅源,进行高温热解碳包覆处理,得到不同碳含量的SiO_x@C材料;在最佳碳包覆量的基础上进行LiF掺杂,研究掺杂LiF对材料电化学性能的影响;针对SiO_x@C材料首次库伦效率低的缺点,实验中采用预锂化的方法来改善;此外,还用溶胶-凝胶法合成Ga掺杂镍锰酸锂正极材料,重点讨论了该材料高温下的循环性能和不同Ga掺杂量对材料性能的影响。综合物相表征和电化学表征分析后得到以下结论:(1)在高温热解的过程中发生了碳热改性,SiO_x中x<2,且最佳碳含量为41.82%,此时电化学性能最佳,首次库伦效率达到69%,当电流密度为0.1 A/g时,比容量是591.3 mAh/g,100次循环后,比容量保持率为94.1%。在0.2,0.4,0.8,1.6,0.1 A/g电流密度下...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1圆柱型锂离子电池结构示意图

图1-1圆柱型锂离子电池结构示意图[5]Fig1-1Theschematicdiagramofcylindricallithium-ionbatteries池的工作原理

图1-2锂离子电池工作原理图

图1-2锂离子电池工作原理图Theschematicdrawingofworking-mechanismoflithium-ionbatter池负极材料的研究

图3-1不同碳包覆量的SiOx@C负极材料的制备流程图

图3-1不同碳包覆量的SiOx@C负极材料的制备流程图Fig.3-1FlowdiagramofpreparationprocessforSiOx@Canodematerialwithdifferentamountofcarboncoated

图3-3纯相SiO2和不同碳包覆量SiOx@C材料的负极材料的傅里叶红外变换光谱图

如图3-3所示，样品在456、803、1069cm-1的特征峰分别对应于Si-O-Si的不对称伸缩振动峰[82]、对称伸缩振动和弯曲振动，在1581cm-1的特征峰对应着蔗糖的C=C键的振动[83]，表明蔗糖发生热解，而样品SiO2在1581cm-1的处没....

本文编号：3921008