本文主要研究内容
作者韩毓遥（2019）在《预锂化二氧化硅材料在锂离子电池负极材料中的应用》一文中研究指出：随着世界人口的膨胀和经济的增长,能源的消耗也逐渐增加。由于化石能源资源的有限,研究清洁、可再生、可持续的能源技术成为目前亟待解决的问题。锂离子电池是目前最主要的新型储能器件,广泛应用于便携式电子产品,如手机、笔记本电脑、相机等。它具有能量密度高、循环寿命长和环境友好等优点。尽管锂离子电池的电化学性能在近几年得到了很大的提高,但是其能量密度和功率密度仍需要不懈的研究。硅负极由于具有较高的理论容量(4200mAh/g)而得到了广泛的研究。但硅负极的制备通常需要复杂的步骤和设备,成本高。二氧化硅(Si02)与硅负极具有相似的嵌锂性质,嵌锂容量高、电压平台低,此外,Si02含量丰富,是沙子的主要组成部分,制备成本低。但是,由于Si02在首次嵌锂过程中会形成大量的不可逆产物,造成首次库伦效率低等问题。本论文主要制备了Si02材料,并对其进行预锂化处理,研究预锂化对于Si02电极材料性能的影响,同时选取不同粒径的Si02颗粒,系统的研究了粒径对于预锂化材料性能的影响。首先,我们从稻壳中提取了纳米Si02,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等表征手段,我们发现提取的Si02为无定形的多孔纳米颗粒。我们对其进行加热熔融预锂化处理,并对比处理前后材料的电化学性能。结果表明,预锂化之后,材料的多孔网络在一定程度上被破坏,产物的主要成分为Li21Si5和Li2O。通过充放电、循环测试发现,预锂化可以有效地提高材料的首次库伦效率。再者,为了进一步研究材料的粒径对于预锂化产物电化学性能的影响,我们选取了不同粒径的Si02颗粒,对其进行预锂化处理。我们首先应用了TEM、SEM、DLS、XRD等手段表征了预锂化前后Si02的形貌,结晶度。预锂化之前,Si02材料均为粒径均一的颗粒,预锂化之后,材料具有相似的形貌和特征峰,表明预锂化之后的材料具有相同的组成成份。我们通过循环、CV、EIS等电化学测试手段,系统的讨论了SiO2球的尺寸(6nm、20nm,300nm,和3μm)对于预锂化产物电化学性能的影响。实验证明,预锂化之后的Si02的电化学性能均优于未预锂化的Si02;纳米级的Si02在预锂化之后,性能明显不如微米级的Si02,没有发挥出纳米材料在锂离子电池电极材料中的优势。微米级Si02预锂化之后,表现出更稳定的循环性能,预锂化容量达到1412mAh/g,循环50圈之后可逆容量仍然保持在1300mAh/g以上。最后,我们提出直接预锂化沙子作为锂离子电池负极材料的思路。首先,我们将自然界中的沙子进行球磨处理,使其粒径更加均匀。经过加热熔融预锂化处理之后,我们对其进行循环、CV等电化学测试。实验表明,预锂化可以使自然界中不具有嵌锂活性的沙子与Li反应生成具有嵌锂活性的LixSi/Li20合金。LixSi/Li20电极的首次嵌锂容量大约为2400 mAh/g,首次库伦效率大于90%,有效地解决了 Si02负极首次库伦效率过低的问题。LixSi/Li20合金具有良好的循环性能,循环50圈之后,仍然保持1700 mAh/g左右的可逆容量,容量保持率为70%左右。循环120圈之后,材料的容量保持在1500mAh/g左右。由此可见,预锂化可以有效地提高Si02电极材料的电化学嵌锂活性、首次库伦效率,为Si02在高性能锂离子电池负极材料方面的应用解决了一大难题。
Abstract
sui zhao shi jie ren kou de peng zhang he jing ji de zeng chang ,neng yuan de xiao hao ye zhu jian zeng jia 。you yu hua dan neng yuan zi yuan de you xian ,yan jiu qing jie 、ke zai sheng 、ke chi xu de neng yuan ji shu cheng wei mu qian ji dai jie jue de wen ti 。li li zi dian chi shi mu qian zui zhu yao de xin xing chu neng qi jian ,an fan ying yong yu bian xie shi dian zi chan pin ,ru shou ji 、bi ji ben dian nao 、xiang ji deng 。ta ju you neng liang mi du gao 、xun huan shou ming chang he huan jing you hao deng you dian 。jin guan li li zi dian chi de dian hua xue xing neng zai jin ji nian de dao le hen da de di gao ,dan shi ji neng liang mi du he gong lv mi du reng xu yao bu xie de yan jiu 。gui fu ji you yu ju you jiao gao de li lun rong liang (4200mAh/g)er de dao le an fan de yan jiu 。dan gui fu ji de zhi bei tong chang xu yao fu za de bu zhou he she bei ,cheng ben gao 。er yang hua gui (Si02)yu gui fu ji ju you xiang shi de qian li xing zhi ,qian li rong liang gao 、dian ya ping tai di ,ci wai ,Si02han liang feng fu ,shi sha zi de zhu yao zu cheng bu fen ,zhi bei cheng ben di 。dan shi ,you yu Si02zai shou ci qian li guo cheng zhong hui xing cheng da liang de bu ke ni chan wu ,zao cheng shou ci ku lun xiao lv di deng wen ti 。ben lun wen zhu yao zhi bei le Si02cai liao ,bing dui ji jin hang yu li hua chu li ,yan jiu yu li hua dui yu Si02dian ji cai liao xing neng de ying xiang ,tong shi shua qu bu tong li jing de Si02ke li ,ji tong de yan jiu le li jing dui yu yu li hua cai liao xing neng de ying xiang 。shou xian ,wo men cong dao ke zhong di qu le na mi Si02,tong guo sao miao dian zi xian wei jing (SEM)、Xshe xian yan she (XRD)deng biao zheng shou duan ,wo men fa xian di qu de Si02wei mo ding xing de duo kong na mi ke li 。wo men dui ji jin hang jia re rong rong yu li hua chu li ,bing dui bi chu li qian hou cai liao de dian hua xue xing neng 。jie guo biao ming ,yu li hua zhi hou ,cai liao de duo kong wang lao zai yi ding cheng du shang bei po huai ,chan wu de zhu yao cheng fen wei Li21Si5he Li2O。tong guo chong fang dian 、xun huan ce shi fa xian ,yu li hua ke yi you xiao de di gao cai liao de shou ci ku lun xiao lv 。zai zhe ,wei le jin yi bu yan jiu cai liao de li jing dui yu yu li hua chan wu dian hua xue xing neng de ying xiang ,wo men shua qu le bu tong li jing de Si02ke li ,dui ji jin hang yu li hua chu li 。wo men shou xian ying yong le TEM、SEM、DLS、XRDdeng shou duan biao zheng le yu li hua qian hou Si02de xing mao ,jie jing du 。yu li hua zhi qian ,Si02cai liao jun wei li jing jun yi de ke li ,yu li hua zhi hou ,cai liao ju you xiang shi de xing mao he te zheng feng ,biao ming yu li hua zhi hou de cai liao ju you xiang tong de zu cheng cheng fen 。wo men tong guo xun huan 、CV、EISdeng dian hua xue ce shi shou duan ,ji tong de tao lun le SiO2qiu de che cun (6nm、20nm,300nm,he 3μm)dui yu yu li hua chan wu dian hua xue xing neng de ying xiang 。shi yan zheng ming ,yu li hua zhi hou de Si02de dian hua xue xing neng jun you yu wei yu li hua de Si02;na mi ji de Si02zai yu li hua zhi hou ,xing neng ming xian bu ru wei mi ji de Si02,mei you fa hui chu na mi cai liao zai li li zi dian chi dian ji cai liao zhong de you shi 。wei mi ji Si02yu li hua zhi hou ,biao xian chu geng wen ding de xun huan xing neng ,yu li hua rong liang da dao 1412mAh/g,xun huan 50juan zhi hou ke ni rong liang reng ran bao chi zai 1300mAh/gyi shang 。zui hou ,wo men di chu zhi jie yu li hua sha zi zuo wei li li zi dian chi fu ji cai liao de sai lu 。shou xian ,wo men jiang zi ran jie zhong de sha zi jin hang qiu mo chu li ,shi ji li jing geng jia jun yun 。jing guo jia re rong rong yu li hua chu li zhi hou ,wo men dui ji jin hang xun huan 、CVdeng dian hua xue ce shi 。shi yan biao ming ,yu li hua ke yi shi zi ran jie zhong bu ju you qian li huo xing de sha zi yu Lifan ying sheng cheng ju you qian li huo xing de LixSi/Li20ge jin 。LixSi/Li20dian ji de shou ci qian li rong liang da yao wei 2400 mAh/g,shou ci ku lun xiao lv da yu 90%,you xiao de jie jue le Si02fu ji shou ci ku lun xiao lv guo di de wen ti 。LixSi/Li20ge jin ju you liang hao de xun huan xing neng ,xun huan 50juan zhi hou ,reng ran bao chi 1700 mAh/gzuo you de ke ni rong liang ,rong liang bao chi lv wei 70%zuo you 。xun huan 120juan zhi hou ,cai liao de rong liang bao chi zai 1500mAh/gzuo you 。you ci ke jian ,yu li hua ke yi you xiao de di gao Si02dian ji cai liao de dian hua xue qian li huo xing 、shou ci ku lun xiao lv ,wei Si02zai gao xing neng li li zi dian chi fu ji cai liao fang mian de ying yong jie jue le yi da nan ti 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自南京大学的韩毓遥，发表于刊物南京大学2019-07-02论文，是一篇关于预锂化论文,锂离子电池论文,负极论文,南京大学2019-07-02论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自南京大学2019-07-02论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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