锂离子电池负极Sn-Co合金掺杂稀土元素的电化学性能研究

论文摘要

本文通过使用非自耗真空电弧炉制备RECo5-xSnx（3≤x≤4.5, RE: La, Ce, Pr）系列合金，通过机粉碎并在氩气保护条件下进行球磨，使材料颗粒达到纳米级别。采用XRD对材料的结构进行表征，结果表明：在RECo5-xSnx（3≤x≤4.5）合金中发现RE3Co4Sn13合金，其中RECoSn4中RE3Co4Sn13的含量最高；采用SEM对材料的形貌进行表征，结果表明：RECo5-xSnx合金在球磨前晶粒较大，颗粒度不均匀；球磨后材料颗粒度明显变小，而且颗粒大小均匀，粒径大小在120-180 nm之间，颗粒之间有稍微的团聚现象，且团聚的团之间具有明显的空隙结构。采用EDS分析LaCoSn4、CeCoSn4、PrCoSn4的元素组成。采用充放电测试仪对材料的电化学性能进行表征，结果表明：RECoSn4系列合金具有较好的充放电性能，LaCoSn4的首次充电容量为632.9 mAh/g，首次放电容量为384.791 mAh/g；CeCoSn4的首次充电容量为612.23 mAh/g，首次放电容量为406.09mAh/g；PrCoSn4的首次充电容量为683.761 mAh/g，首次放电容量为558.49 mAh/g；其中PrCoSn4的循环性能最好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 锂离子电池
• 1.2.1 锂离子电池的结构和工作原理
• 1.2.2 锂离子电池的特点
• 1.3 锂离子电池负极材料的发展及其种类
• 1.3.1 碳材料
• 1.3.2 氮化物
• 1.3.3 硅基材料
• 1.3.4 锡基材料
• 1.4 锂离子电池正极材料
• 1.5 电解液
• 1.6 稀土元素的掺杂对电池电极材料的影响
• 1.6.1 稀土元素对合金的影响
• 1.6.2 稀土元素在锂离子电池电极材料中的应用
• 1.7 本课题的研究方法以及内容
• 第2章 实验内容和方法
• 2.1 实验药品和仪器
• 2.1.1 实验药品
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 实验内容
• 2.2.1 电极活性物质的制备
• 2.2.2 样品的表征
• 2.2.3 电极制备
• 2.2.4 电池的组装
• 2.2.5 电池的电化学性能测试
• 2.2.6 本实验的电化学测试说明
• 第3章 实验结果与讨论
• 5-xSn_x（3≤x≤4.5）的结构和电化学性能表征'>3.1 LaCo_5-xSn_x（3≤x≤4.5）的结构和电化学性能表征
• 5-xSn_x（3≤x≤4.5）的 XRD 分析'>3.1.1 LaCo_5-xSn_x（3≤x≤4.5）的 XRD 分析
• 5-xSn_x的 SEM 表征'>3.1.2 LaCo_5-xSn_x的 SEM 表征
• 5-xSn_x电化学性能表征'>3.1.3 LaCo_5-xSn_x电化学性能表征
• 4的 EDS 表征'>3.1.4 LaCoSn₄的 EDS 表征
• 5-xSn_x（3≤x≤4.5）的结构和电化学性能表征'>3.2 CeCo_5-xSn_x（3≤x≤4.5）的结构和电化学性能表征
• 5-xSn_x（3≤x≤4.5）的 XRD 分析'>3.2.1 CeCo_5-xSn_x（3≤x≤4.5）的 XRD 分析
• 5-xSn_x的 SEM 表征'>3.2.2 CeCo_5-xSn_x的 SEM 表征
• 5-xSn_x的电化学性能表征'>3.2.3 CeCo_5-xSn_x的电化学性能表征
• 4的 EDS 表征'>3.2.4 CeCoSn₄的 EDS 表征
• 5-xSn_x的结构和电化学表征'>3.3 PrCo_5-xSn_x的结构和电化学表征
• 5-xSn_x（3≤x≤4.5）的 XRD 表征'>3.3.1 PrCo_5-xSn_x（3≤x≤4.5）的 XRD 表征
• 5-xSn_x的 SEM 表征'>3.3.2 PrCo_5-xSn_x的 SEM 表征
• 5-xSn_x的电化学性能表征'>3.3.3 PrCo_5-xSn_x的电化学性能表征
• 4的 EDS 表征'>3.3.4 PrCoSn₄的 EDS 表征
• 4（RE:La、Ce、Pr）的充放电性能比较'>3.4 RECoSn₄（RE:La、Ce、Pr）的充放电性能比较
• 3.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介