發(fā)布時(shí)間：2020-12-06 21:55

　　隨著鋰離子電池的迅猛發(fā)展以及在諸多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,傳統(tǒng)的商業(yè)化碳類負(fù)極材料已經(jīng)滿足不了人們對(duì)高容量鋰離子電池的需求。其中鋰離子電池硅基負(fù)極材料由于具有比容量高、自放電率低、充放電效率高等優(yōu)點(diǎn)而倍受關(guān)注,但是,硅基材料在充放電過(guò)程中的體積變化巨大（300%以上）,導(dǎo)致材料的結(jié)構(gòu)崩塌,從而造成硅電極材料的循環(huán)性能很差。然而硅基薄膜材料不僅具有較高比容量且具有較好的穩(wěn)定性,因此受到了更多的關(guān)注和研究。本論文通過(guò)磁控濺射法制備了純Si薄膜、Si-Ti復(fù)合薄膜、Si-Ti@Si以及Si@Si-Ti復(fù)合薄膜負(fù)極材料,并研究了薄膜材料的結(jié)構(gòu)特征和電化學(xué)性能,同時(shí)初步探索了硅基薄膜材料在固態(tài)電解質(zhì)中的應(yīng)用。主要結(jié)論如下:（1）研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)純Si薄膜作鋰離子電池負(fù)極材料時(shí),當(dāng)硅靶的濺射功率為120W時(shí),Si薄膜負(fù)極材料不僅具有優(yōu)異的致密均勻性,同時(shí)也表現(xiàn)出了較好的循環(huán)穩(wěn)定性和較高的可逆比容量。在0.2 C電流密度下,其首周充電比容量為3595mAh/g,150次循環(huán)后其充電比容量仍高達(dá)2768 mAh/g,容量保持率在76%以上。同時(shí),120 W濺射功率下制備的高容量Si薄膜負(fù)極材料還具有良好的倍率性能。... 

【文章來(lái)源】：安慶師范大學(xué)安徽省

【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鋰離子電池工作原理示意圖

鋰離子二次電池負(fù)極材料的發(fā)展經(jīng)過(guò)了一個(gè)比較漫長(zhǎng)的過(guò)程,最早研究金屬鋰作為負(fù)極材料,這是因?yàn)榻饘黉嚲哂凶钬?fù)的電極電位(-3.045 V)和最高的質(zhì)量比容量(3860 mAh/g),但是安全隱患比較大和循環(huán)性能差,因此未能在實(shí)際中應(yīng)用。后來(lái)有了金屬鋰合金負(fù)極材料的出現(xiàn),雖然它較好的解決了安全隱患這個(gè)方面的問(wèn)題,但是其循環(huán)性能依舊很差,容量迅速衰減。直到碳材料的出現(xiàn),并且成功的應(yīng)用促進(jìn)了鋰離子電池的誕生。此后,人們開(kāi)始研究更多種的碳類負(fù)極材料。隨著科學(xué)生產(chǎn)力的快速發(fā)展,現(xiàn)階段低容量的碳類負(fù)極材料已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們對(duì)高容量電池的迫切需求,而且碳類負(fù)極材料也存在有機(jī)溶劑共嵌入、首周充放電效率低等缺點(diǎn),于是人們開(kāi)始研究高容量的非碳類負(fù)極材料。目前負(fù)極材料主要分為碳負(fù)極材料和非碳負(fù)極材料兩大類。其中,碳類材料主要是石墨以及石墨化碳材料和非石墨類碳材料;非碳類負(fù)極材料主要有硅基材料、錫基材料、新型合金負(fù)極材料以及氮化物材料和氧化物材料。錫基材料主要包括錫的氧化物、錫鹽、錫基復(fù)合氧化物等;硅基材料分別硅、硅的氧化物、硅合金等;鈦基材料主要指鈦的氧化物、尖晶石結(jié)構(gòu)的Li2Ti O4等;新型合金負(fù)極材料主要包括Sn基合金、Si基合金、Al基合金材料等。

目前負(fù)極材料主要分為碳負(fù)極材料和非碳負(fù)極材料兩大類。其中,碳類材料主要是石墨以及石墨化碳材料和非石墨類碳材料;非碳類負(fù)極材料主要有硅基材料、錫基材料、新型合金負(fù)極材料以及氮化物材料和氧化物材料。錫基材料主要包括錫的氧化物、錫鹽、錫基復(fù)合氧化物等;硅基材料分別硅、硅的氧化物、硅合金等;鈦基材料主要指鈦的氧化物、尖晶石結(jié)構(gòu)的Li2Ti O4等;新型合金負(fù)極材料主要包括Sn基合金、Si基合金、Al基合金材料等。1.3.1 錫基負(fù)極材料

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]基于磁控濺射技術(shù)Sn基薄膜負(fù)極材料可控制備及電化學(xué)性能研究[D]. 羅明.安慶師范大學(xué) 2019
[2]鋰離子電池硅基薄膜負(fù)極的磁控濺射法制備與電化學(xué)性能[D]. 毛亞雄.華南理工大學(xué) 2018
[3]碘摻雜石墨烯的制備及儲(chǔ)鋰性能研究[D]. 陳杰.西南大學(xué) 2018
[4]Y2O3/SiO2/4H-SiC堆棧柵介質(zhì)MOS電容特性研究[D]. 王旭.西安電子科技大學(xué) 2017
[5]鋰離子電池硅基薄膜負(fù)極材料的制備及電化學(xué)性能研究[D]. 方茜.武漢科技大學(xué) 2013



本文編號(hào)：2902090