鋰離子電池是一種常見的二次電池,依靠鋰離子在電極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)實現(xiàn)電能與化學(xué)能的轉(zhuǎn)變。鋰離子電池的充放電電壓和比能量優(yōu)于Ni-Cd、Ni-MH 電池數(shù)倍,循環(huán)壽命高,并且具有極佳的安全性能,不含對環(huán)境有污染的鉛、汞等重金屬元素。正是由于這些優(yōu)點,鋰離子電池已經(jīng)普遍應(yīng)用于各類電子設(shè)備。近年來,新能源汽車、大規(guī)模儲能設(shè)備、5G技術(shù)以及AI等新興技術(shù)逐漸發(fā)展,現(xiàn)有的鋰離子電池難以滿足使用要求,需要提高其能量密度等性能指標(biāo)。負(fù)極材料作為鋰離子電池的重要組成,對電池整體性能的作用不言而喻,是提高其能量密度的重要突破口。在此背景下,具有超十倍于石墨理論比容量的硅(4200 mAhg-1,Li4.4Si)成為研究熱點。另外,硅的工作電壓較低,能夠發(fā)揮出較高的能量密度。然而硅同樣存在著嚴(yán)重的掣肘。首先,硅在充放電過程中會發(fā)生較大的體積變化(約300%),導(dǎo)致硅材料本身結(jié)構(gòu)和電極完整性的破壞,嚴(yán)重時發(fā)生極片粉化,引起可逆容量降低。其次,硅材料會和電解液成分發(fā)生反應(yīng),在材料表面不可逆地生成固態(tài)電解質(zhì)層(SEI),消耗電解液和鋰離子,同時SEI離子傳導(dǎo)率較差,會引發(fā)材料的極化增加。另外,硅的體積變化會造...

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鋰離子電池結(jié)構(gòu)與儲能原理
    1.3 鋰離子電池負(fù)極材料應(yīng)用及研究進(jìn)展
    1.4 硅負(fù)極材料研究進(jìn)展
        1.4.1 硅基負(fù)極材料的儲能機(jī)理
        1.4.2 硅基負(fù)極材料SEI的生長機(jī)制
        1.4.3 多孔結(jié)構(gòu)硅基負(fù)極材料
        1.4.4 一維硅基負(fù)極材料
        1.4.5 二維硅基負(fù)極材料
        1.4.6 硅碳復(fù)合負(fù)極材料
    1.5 氧化亞硅(SiO_x)負(fù)極材料研究進(jìn)展
        1.5.1 SiO_x的結(jié)構(gòu)
        1.5.2 SiO_x的鋰化行為
        1.5.3 SiO_x的歧化處理及其對電化學(xué)性能的影響
        1.5.4 SiO_x的預(yù)鋰化處理
    1.6 本文選題依據(jù)以及主要研究內(nèi)容
第二章 實驗材料與測試方法
    2.1 實驗原料與儀器設(shè)備
        2.1.1 實驗原料與化學(xué)試劑
        2.1.2 實驗儀器與設(shè)備
    2.2 材料的表征與分析
        2.2.1 透射電子顯微鏡
        2.2.2 X射線衍射分析
        2.2.3 場發(fā)射掃描電子顯微鏡與能譜分析
        2.2.4 X射線光電子能譜分析
        2.2.5 拉曼光譜分析
        2.2.6 傅里葉變換紅外光譜分析
        2.2.7 熱重分析
    2.3 電化學(xué)性能測試
        2.3.1 鋰離子電池電極制備與組裝
        2.3.2 恒流充放電測試
        2.3.3 循環(huán)伏安測試
        2.3.4 交流阻抗測試
第三章 硅醇基修飾SiO_x包覆納米硅殼核材料的制備及其在鋰離子電池中的應(yīng)用
    3.1 引言
    3.2 材料的制備
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 形貌與結(jié)構(gòu)表征
        3.3.2 電化學(xué)性能分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 鉀離子調(diào)控SiO岐化反應(yīng)及其在高性能鋰離子電池的應(yīng)用
    4.1 引言
    4.2 材料的制備
    4.3 實驗結(jié)果與分析
        4.3.1 形貌與結(jié)構(gòu)表征
        4.3.2 電化學(xué)性能分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
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本文編號：3762498