【摘要】：鋰離子電池由于放電電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長等特點,一直受到人們的廣泛關注,而正負極材料是組成電池的關鍵部分,直接決定著電池性能的好壞。目前正極材料中三元材料(LlNi1/3Mn1/3CO1/3O2)由于其成本低、比容量高、振實密度較高等優(yōu)點,未來將是主要的正極材料。負極材料中鈦酸鋰(Li4Ti5O`2)被稱為零應變材料,具有較好的電壓平臺和循環(huán)性能,也有望在動力電池中得到應用。 石墨烯也是近幾年的研究熱點,獨特的單原子層結構使得其擁有較大的比表面積和較高導電性,文獻報道稱與電極材料進行復合能提高材料的電化學性能。為了提高電極材料的循環(huán)性能和倍率性能,本文制備了不同的石墨烯基電極復合材料,并采用XRD、SEM、電化學等手段進行了表征測試。 采用機械混合方式制備了不同含量比的LiN81/3Mn1/3Co1/3O2/石墨烯復合材料,結果表明2.5%石墨烯含量的復合材料在0.1C下放電容量達到205.4mAh/g,0.5C下的放電容量達到150mAh/g,同時也有不錯的循環(huán)性能。 采用固相法制得了尖晶石型Li4Ti5O12,在0.1C、1C下的放電容量為113.5mAh/g、72mAh/g。為了進一步提高其性能,制備了Li4Ti5O12/氧化石墨復合材料,在500-C煅燒后表現(xiàn)出較好的的電化學性能,0.1C、1C下放電容量分別為122.1mAh/g、90.1mAh/g,相比固相法原樣Li4Ti5O12,分別提高了8.8%、19.5%。 采用水熱法制備出納米花狀鈦酸鋰,最佳合成工藝為水熱反應24h,550℃C煅燒6h。所得的樣品在0.1C、1C下的放電容量分別為160mAh/g、127mAh/g,較固相法有較大提高。這是由于其獨特的形貌,縮短了鋰離子擴散路徑,提高了材料性能；同時通過水熱法原位合成Li4Ti5O12/石墨烯復合材料,在0.1C、1C放電容量分別為167mAh/g、150mAh/g,相比水熱法原樣Li4Ti5O12,分別提高了4.4%、18.1%,在5C下的大電流也有125mAh/g的比容量,循環(huán)伏安和阻抗也表明石墨烯的加入提高了材料的電化學性能。
【圖文】：

鋰離子電池指的是其中的鋰離子從正負極材料嵌入和脫出的一種能充放電的高性能電池，實際上就是一種鋰離子濃差電池，，工作原理如圖1-1所示：在充電時，鋰離子從正極脫出，經過電解質插入負極，負極處于富鋰狀態(tài)，而正極處于貧鋰狀態(tài)，同時電子通過外電路傳輸?shù)截摌O，確保電荷平衡。放電過程正好相反，鋰離子從負極脫出，經過電解液嵌入至正極材料中，正極處于富鋰狀態(tài)。在正常的充放電情況下，鋰離子在層狀結構的負極材料和層狀結構氧化物的正極材料之間脫出和嵌入，一般只會引起材料層間距的變化，但不破壞晶體結構。在充放電過程中，負極材料的化學結構也基本不變，因此從反應的可逆性來看

金屬氧化物（如SnO、Sn02等）。商業(yè)化的電池構成如圖1-2所示，一般正負極分別涂覆在銷箱與銅箱上，中間使用隔膜將兩個極片隔開，隔膜一般是聚稀微孔膜，如PP (聚丙稀)、PE (聚乙�。┗蛘邚秃夏ぁＭ瑫r中間填充電解質，電解質是溶解了鋰鹽（如LiPF6)的有機溶劑，為鋰離子運動提供了運動介質。Positive Cap^ Vent PlateyCurre/n Interrupt Device.一〈■ I\xy： 二一圖1-2圓柱形的鋰離子電池構造示意圖【5]Fig. 1-2 Expanded view of the internal construction of a cylindrical cell ⑴3
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM912

【參考文獻】

相關期刊論文 前3條

1 唐致遠;陽曉霞;陳玉紅;賀艷兵;;鈦酸鋰電極材料的研究進展[J];電源技術;2007年04期

2 何媛;李珍;李飛;;基于天然石墨溶劑熱法制備石墨烯及表征[J];非金屬礦;2013年01期

3 葉飛;余林;曹小榮;陳勝洲;林維明;;不同還原方法對氧化還原法制備的功能化石墨烯的影響[J];化工新型材料;2012年06期

本文編號：2547999