【摘要】：隨著不可再生能源的日益枯竭,同時(shí)面對著當(dāng)前社會(huì)的快速發(fā)展,尋找更清潔的儲(chǔ)能設(shè)備是非常重要的。由于目前的負(fù)極材料為石墨材料,其較低的理論容量無法滿足未來對于大容量、更快充電的電池材料的需求。硅基負(fù)極材料由于其獨(dú)特的化學(xué)與物理性質(zhì),非常有機(jī)會(huì)成為下一代取代商業(yè)化石墨的材料。本論文針對硅基負(fù)極材料在應(yīng)用過程中雖表現(xiàn)出較高的首次充放電比容量,但隨后循環(huán)中所遭遇較快容量衰減的問題,以提高其性能的穩(wěn)定性為目標(biāo)而開展研究。采用兩步球磨法,以微米硅、高鐵酸鉀以及石墨為原料,制備出了雙重包覆硅基的負(fù)極材料。首先,利用高鐵酸鉀與石墨進(jìn)行球磨,通過高鐵酸鉀的強(qiáng)氧化性成功剝離石墨,得到少層數(shù)石墨烯。然后,將微米硅、少層數(shù)石墨烯以及高鐵酸鉀混合球磨,成功得到了雙重包覆結(jié)構(gòu)(少層數(shù)石墨烯以及無定形四氧化三鐵包覆)的微米硅復(fù)合負(fù)極材料。在室溫下時(shí),2 A g~(-1)的電流密度下,循環(huán)1600圈后,復(fù)合材料表現(xiàn)出637mAh g~(-1)的可逆容量,從第十圈開始,每圈的容量衰減率低至0.012%。同時(shí),在8A g~(-1)的電流密度下,依然有著572m Ah g~(-1)的可逆容量,表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能。同時(shí)本文通過研究,發(fā)現(xiàn)了硅基負(fù)極材料在大電流長周期循環(huán)的一些原因以及長周期循環(huán)過程中的儲(chǔ)能變化。對于硅基負(fù)極材料的儲(chǔ)能過程有著更深一步的了解�？紤]到硅基復(fù)合材料中硅/碳含量比對于整個(gè)復(fù)合材料體系的影響,本課題考察了不同硅含量對復(fù)合材料電性能的影響,同時(shí)也做了相關(guān)研究工作。通過測試材料的倍率性能、循環(huán)性能和交流阻抗來進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)以12g硅粉,4g少層數(shù)石墨烯,4g高鐵酸鉀為原材料制備出來的復(fù)合材料具有最佳的電化學(xué)性能。
【圖文】：

圖 1-1 鋰離子電池工作原理圖[13]Fig.1-1 Schematic diagram of lithium ion battery目前市場化的正極材料 LiCoO2，負(fù)極材料為石墨的鋰離子電池中發(fā)生的反應(yīng)如下：極： LiCoO2 Li1-xCoO2+xLi++xe-（1-1）極： 6C+xLi++xe- LixC6（1-2）反應(yīng)： LiCoO2+6C Li1-xCoO2+LixC6（1-3）體來說，鋰離子在正極 LiCoO2晶胞與石墨材料之間進(jìn)行嵌入與子在+3 價(jià)以及+4 價(jià)來發(fā)生氧化與還原反應(yīng)。從中可以看出，，鋰依靠的是一個(gè)可逆的充放電反應(yīng)，而且正負(fù)極脫嵌鋰的程度基本鋰容量大小。離子電池的優(yōu)缺點(diǎn)

圖 2-1 布拉格衍射示意圖應(yīng)用布拉格公式：2dsinθ=nλ （2-1） 圖是通過德國 Bruker 的 D8 Advance 型壓和電流分別為 40kV 和 40mA，2θ 掃A）gravimetric Analysis,簡稱 TGA）主要通不同溫區(qū)內(nèi)出現(xiàn)的質(zhì)量變化，來判斷材：熱重分析是通過天平的平衡來測量出分析是通過美國（Q600 SDT,TA INC,美�！�/m inman）
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB33;TM912

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2631190