鋰離子電池因具有高能量密度、自放電小和無記憶效應等優(yōu)勢,廣泛應用于便攜式電子設備,并逐步向電動汽車和高效儲能系統(tǒng)拓展。然而面對日益增長的能量密度需求,開發(fā)高容量電極材料是當前研究熱點,其中鈦基負極具有高且穩(wěn)定的平臺電壓和“零應變”特性引起廣泛關注,此外鈷基氧化物由于具有高容量、高導電性等優(yōu)勢,也是有希望的負極材料。但是鈦基負極材料的本征電子電導率和鋰離子擴散速率較差導致倍率性能差,而鈷基負極材料合金化反應機制導致首周充放電效率低和循環(huán)穩(wěn)定性差,這都限制了其規(guī)�；瘧�。本論文從提高鈦基負極材料的倍率性能和鈷基負極材料的結構穩(wěn)定性方向出發(fā),研究了雙相共生結構和多孔分級結構對鈦/鈷基負極材料結構和電化學性能的影響,并探討了上述結構調控對鈦/鈷基負極材料的電化學反應的影響機制。首先通過共沉淀法和高溫固相反應合成了雙相共生的鈦基復合材料Li2TiO3/Li2MTi3O8（M=Zn1/3Co2/3）,SEM和HRTEM證實雙相共生結構可抑制高溫固相反應中一次晶粒生長,制備納米級復合材料。循環(huán)伏安法（CV）證實該雙相共生的鈦基復合材料具有顯著提高的Li⁺擴散系數(shù)(1.24×10... 

【文章來源】：濟南大學山東省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

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放電反應過程中，它的工作方式是通過電池正負極之間的鋰離子的來回“嵌入”和“脫嵌”實現(xiàn)將化學能轉化成電能的，同時正負極材料的微納米結構在Li+的嵌入和脫嵌中沒有發(fā)生明顯改變，以此保證了其良好的循環(huán)穩(wěn)定性能[1,5]。1990年，索尼公司發(fā)售第一款進行商業(yè)化使用的新型鋰離子二次電池，該電池的正負極材料是由LiCoO2和焦炭組成的[1]。從此時開始，鋰離子電池成為了應用最廣泛的能源存儲器件。并且，在過去幾十年的發(fā)展過程中，鋰離子電池逐步改善的功率和能量密度也進一步推動了鋰離子電池事業(yè)的的蓬勃發(fā)展[1,5]。圖1.2(a)鋰離子二次電池的實際應用圖；(b)混合動力汽車的市場調查曲線近年來相當多的研究都集中在儲能裝置材料的開發(fā)上。在這方面，電池和電化學電容器都可以作為便攜式或固定的電力儲存[5]。在此基礎上，開發(fā)了鎳鎘、鎳氫、鉛酸、鋰離子電池等新技術[4]。在此背景下，高充放電電流率的可充電鋰離子電池自索尼公司首次推出商用以來，在不同的便攜式電子設備中得到了普遍的運用[5]。它們的發(fā)展已經擴展到新一代高功率、高能量密度的儲能裝置，用于大規(guī)模的電動汽車和混合動力汽車(EVs和HEVs)[1,4]。美國通用汽車公司在1996年首次發(fā)布了基于鉛酸電池的電動汽車EV-1[1,4]。但是，因為鉛酸電池的能量密度較低，第二代電動車于1999年以鎳氫電池為基礎推出。鎳混合電池在完全放電時可能產生永久性損傷，這限制了它在電動汽車上的廣泛應用。另外，近年來，汽油市場價格已升至上世紀80年代初以來的最高水平。因此，高性能電池驅動的混合動力汽車(HEVs)、插電式混合動力汽車(PHEVs)和全電動汽車(EVs)的需求明顯增加。一個必要的步驟是開發(fā)一種有效、持久、耐濫用的電池系統(tǒng)[1]。

濟南大學碩士學位論文5樣電極材料的結構才能具有穩(wěn)定性，使材料具有良好的循環(huán)性能；④電極材料的表面結構良好，與電解液和粘結劑的兼容性好；⑤鋰離子電池應該具有良好的電子電導率和Li+擴散性能，這有利于離子在電極材料中運動，使得電池具有優(yōu)異的電化學性能；⑥用于商業(yè)化的負極材料應該價格便宜，制造成本低，合成方法簡單易操作，無毒副作用等。(3)在電池的結構中，隔膜作為電子的絕緣體，其不參與電化學反應。它是鋰離子電池關鍵的內層組件，其目的是分離開電池的正極和負極材料，允許離子通過的同時隔斷正負極以防止短路，對確保鋰離子電池的正常安全運行起重要作用[4]。市面上銷售的鋰離子電池隔膜主要是高強度薄膜化的高分子微孔膜，常用的隔膜材料主要包括單一材質的聚丙烯(PP)膜和聚乙烯(PE)膜等[4,5]。(4)電解液是所有電化學裝置中必不可少的成分。其主要起到了導通鋰離子的作用，這就要求電解液有利于鋰離子的傳輸，并且具有穩(wěn)定的化學特性[1]。鋰離子電池的電解液大致可分為固態(tài)電解液和液態(tài)電解液以及(室溫)熔融鹽，其溶質主要構成為LiPF6，LiCl，LiBF4等鋰鹽，溶劑通常是有機的酯類和醚類，以及改變電解液某一方面性能的添加劑[1,4]。圖1.3不同形狀的鋰離子電池的結構示意圖：(a)圓柱形；(b)方形；(c)紐扣型；(d)薄膜型1.2.3鋰離子電池的工作原理鋰離子電池的工作原理是將化學能轉化為電能。鋰離子電池的工作循環(huán)反映在微觀


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