锂离子电池锡基负极材料的掺杂改性及其电化学性能研究

来源 :广东工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zel1988
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
当今社会,人们对电子设备的需求正在日益增加,而大多数电子设备的正常工作离不开锂离子电池。同时,航空设备、电动汽车上都有锂离子电池的身影,因为其能量密度比较大,体积小巧、对环境污染较小。而电池容量不够大,寿命不够长一直是限制锂离子电池应用的主要原因。电池容量是由电极材料决定的,因此找到一款对环境友好、能量密度大、安全的电极材料成为了当前研究的热点。当前石墨为电池上主要的负极材料,它导电性强、稳定性高,并且在自然界中有着丰富的储量。但其理论容量过低,只有372 m Ah g-1,限制了锂离子电池许多场景下的使用。而锡基氧化物材料的理论容量(SnO2为1494 m Ah g-1)很高,为石墨的四倍多,作为负极材料具有很好的研究价值。但是在充放电过程中,锡基氧化物材料存在一个严重问题(体积膨胀达到300%),会使得材料从电极上脱落和刺破隔膜导致电池短路,无法再进行充放电功能。于是学者们针对锡基氧化物材料的改性进行了很多的研究,其中包括对材料进行碳/石墨烯包覆,掺杂金属/非金属氧化物,把材料制成纳米级别的颗粒等。让其体积变化得到控制,从而保持完整的电极结构,使电池具有良好的电化学性能。本文在总结前人研究的基础上,研究了Co3O4金属氧化物颗粒掺杂碳纳米片包覆SnO2;对Mxene材料、SnO2和碳纳米片进行复合;以NaCl为模板,Na掺杂多孔碳修饰SnO2作为负极材料时的电池性能。首先,通过水热法以及两步球磨法成功地合成了一种新型的SnO2-Co3O4-C复合材料,经过XRD、XPS、SEM、TEM等测试发现SnO2和Co3O4纳米颗粒均匀的镶嵌在石墨纳米片上。由于碳纳米片可以抑制嵌锂/脱锂过程中SnO2的粗化和膨胀,Co3O4又可以为Li+提供较多的活性位点,这种结构提高了电池的可逆容量和寿命。通过电化学测试发现在电流大小为0.2 Ag-1时,在300圈循环后容量可达到842 m Ah g-1。当电流大小为1 Ag-1时,980圈循环后容量可达到596.1 m Ah g-1。同时材料也具备了不错的倍率性能,在5 Ag-1时,容量为337 m Ah g-1。利用Ti2C这种Mxene材料能够大幅提高锂离子迁移速率的特性,使用热处理和高能球磨法合成SnO2-Ti2C-C复合材料。经过XRD、XPS、SEM、TEM、电化学性能等测试。发现复合材料在电流大小0.2 Ag-1时,容量为1036.87 m Ah g-1(200圈循环后);在电流上升到2.0 Ag-1后,容量为763.18 m Ah g-1(500圈循环后)。在5 Ag-1的大电流密度下,容量为447.58 m Ah g-1。由于Ti2C增强了Li+的运动速率,也防止Sn在Sn/Li2的复合物中发生聚集。同时石墨纳米片又抑制了SnO2的体积膨胀,这样电池便表现出了优异的循环性能和倍率性能。以NaCl为模板,采用高温煅烧和湿磨法成功的制备了一种新型的SnO2@C-Na复合材料。对复合材料进行了XRD、XPS、SEM、TEM、电化学性能等测试。在电流大小为0.2 Ag-1时,容量为1045 m Ah g-1(300圈循环后),增大电流密度至1 Ag-1时,容量为918 m Ah g-1(1000圈循环后)。电流大小为5 Ag-1时,容量为502 m Ah g-1。因为NaCl作为模板成功的让材料呈现多孔状结构,这种结构让锂离子能够更加自由的运动,提高了材料的稳定性和循环性能。同时Na元素的掺杂又增强了材料的本征电导率,改善了材料在大电流下的极化现象,所以电池有着较高的倍率容量。
其他文献
近年来,我国经济发展取得了瞩目的成就,但是经济的增长也伴随着环境的污染。环境问题已经成为严重影响社会发展和人们生活的重要问题之一。我国已经认识到保护环境的重要性,不断推进生态文明建设,目前防污治污已经成为全民的共同目标。而企业为了获得高额的利润增长忽视环境保护,以牺牲环境为代价带来的经济发展慢慢被淘汰。探索走生态优先、绿色发展的发展新路子成为各企业关注的重点,尤其是高污染的企业,不可避免造成污染的
学位
随着经济全球化时代的到来,全球企业数量的增多和规模的扩大使得各大企业面临的市场竞争愈发激烈。2019年的中美贸易战和2020年新冠疫情的爆发使得2020年1月至2月国内乘用车同比下降43.6%,为近30年来最大的一次降幅,尤其是2月份乘用车当月销量同比降幅高达79%,汽车行业经营环境的恶化使得各大企业面临着不同的风险。W公司作为一家大型汽车制造企业,想要在这样复杂多变且恶化的经营环境下平稳健康的发
学位
国际上对水环境的治理与改善工作开始时间较早,2013年国际最高审计机构组织发布了《水资源审计方法》,目前已广泛运用于各个国家的审计机关。在我国,党的十九大报告强调在做好重点流域生态环保规划编制的同时,建立并完善流域生态环境综合管理体系。“十四五”规划对于生态文明建设也有了更高的要求。碳达峰、碳中和目标的实现促进了再生水的循环利用,一定程度上改善了我国水资源的生态环境。目前,我国对于水环境审计的重点
学位
随着互联网等信息技术的高速发展,世界经济已进入快速变革时代,全球化、网络化以及信息技术不断扩散,企业经营环境不断变化,很容易丧失原有竞争优势或被对手超越。我国于2015年提出供给侧结构性改革,强调要大力发展实体经济。“十四五”规划进一步指出要充分发挥海量数据和丰富应用场景优势,催生新产业新业态。但目前,一方面传统企业转型升级仍受制于资源配置效率、组织惯例制度、技术的更新迭代等因素,缺少可参考的转型
学位
面对自动驾驶、自动化工厂等对可靠性和低时延有严格要求的新型通信场景,第五代(5th Generation,5G)移动通信的关键技术超可靠低时延通信(Ultra-reliable and low-latency communication,URLLC)技术应运而生。URLLC使用了短包通信技术,即通信传输使用的是包长度有限的数据块,每个数据块由有限个符号组成。与长包通信相比,短包通信具有较复杂的速率
学位
随着车联网汽车数量的飞速增长,通信业务量激增,频谱资源的稀缺问题越发突出,对车载网络通信的可靠性和实时性提出了新挑战。无人机辅助车联网利用无人机高移动性和易于部署性来卸载业务流,减少来自地面通信系统的干扰,解决基站覆盖范围外无法为用户提供无线连接的问题。它的部署提高了车载应用的质量和性能,但是这种组网方式仍然存在集中化管理的不足。为了解决该问题,本文提出一种基于区块链的无人机辅助车联网资源分配方法
学位
现阶段,企业经营的内外部环境更加复杂,这就要求企业在生产运营过程中采取更加稳妥有效的方式,有效降低企业运营风险和提高经营管理水平,对企业的人力、物力资源进行优化整合,提高资源利用率,为企业创造更多的经济效益。构建企业财务会计的内控管理机制,可以加强对企业财务会计工作的有效监管,进一步提高企业的财务数据质量,为企业运营发展提供有效的数据支持,帮助企业进行更科学的决策,助推企业可持续发展。
期刊
企业内部管理机制是加强内部治理的重要依据,对于企业实现健康运行与长远发展至关重要。从企业财务会计的角度来看,借助内部管理机制可以为企业管理层强化管理力度,便于相关人员及时、全面地了解财务会计工作情况,同时能够促使财务会计工作人员更加重视自身工作,在实际工作中更注重规范性、严谨性、可靠性,从而发挥财务会计的关键作用。基于此,该文以企业财务会计内部管理机制构建为主线,从正确认识重要性、加快信息化建设、
期刊
由于快速发展的经济和工业化,我国的工业用地面积在不断扩大,土壤污染问题也日益严重。土壤污染已经影响了上千万人的身体健康,为了确定土壤污染物的来源,减少或消除土壤污染给人们造成的健康风险,国务院在2016年颁布《土壤污染防治行动计划》,多个国家部门参与重视,负责监管石化、焦化、有色金属冶炼、电子垃圾、电镀、制革等行业的工业污染,开展土壤环境污染物调查,并进行信息化管理土壤环境,加强土壤污染防治。因此
学位
噪声源作为一种典型的测试和定标设备,通过向通信系统、待测器件输入精确已知的噪声值,从而检测通信系统传输与接收信号的能力和分析器件设备的性能,在通信、卫星、雷达、太赫兹成像、军事等领域具有重要作用。随着科学技术的快速发展,频谱资源需求不断增加,很多系统应用与器件研制都朝着大功率、高频段的方向发展。因此,可调控的高超噪比宽带毫米波噪声产生技术既是毫米波噪声源的研制关键也是现今研究的热点。目前,由于电子
学位