高能量密度硅氧负极材料的制备与改性研究

来源 :深圳大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ankeng
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
随着电动汽车的快速发展,人们对锂离子电池能量密度的要求也越来越高。硅基负极材料由于具有较高的理论容量(4200 m Ah g-1,Li4.4Si)、较低的放电平台(<0.5 V vs.Li/Li+)、丰富的储量等优点,吸引众多的研究者投身其中。然而,硅基负极材料在充放电过程中巨大的体积效应使得负极活性物质粉化后与集流体脱落,SEI膜不断形成和破坏,消耗大量的电解液。此外,硅负极材料的导电性较差(<10-3 S cm-1),导致硅负极材料的倍率性能较差,从而限制了其商业化应用。而硅氧材料具有体积效应较小和离子电导率较高等优点,近年来成为研究热点。本文以微米硅粉(Si)、微米二氧化硅(SiO2)作为硅源,液态丙烯腈低聚物(LPAN)、柠檬酸(CA)作为碳源,以无水乙醇和去离子水作为分散介质。首先通过高能液相球磨制备出SiOx复合材料;然后将SiOx和不同比例的液态丙烯腈低聚物(LPAN)及柠檬酸(CA)进行机械搅拌混合、干燥;最后经过热处理得到最终产物。使用X射线粉末衍射仪、场发射扫描电子显微镜及能谱仪、拉曼光谱仪、综合电化学测试系统以及蓝电测试仪等仪器进行表征测试,研究Si/SiO2摩尔比及球磨时间对SiOx材料性能的影响;探索不同LPAN、CA加入量及热处理温度对SiOx@C复合负极材料性能的影响。主要得到以下研究成果:(1)研究了Si与SiO2的高能液相球磨时间对SiOx复合负极材料性能的影响,结果表明,高能液相球磨3 h时,制备得到的SiOx负极材料的电化学性能最佳,主要原因是:适当得球磨时间能让Si与SiO2反应充分,形成稳定结构,同时不会让单质Si被氧化导致材料容量下降。(2)研究了Si与SiO2的摩尔比对SiOx复合负极材料性能的影响,结果表明,Si/SiO2摩尔比为3:1时,制备得到的SiOx负极材料的电化学性能最佳,主要原因是:适当地提高原料中Si的含量,不会让产物结构发生改变,而产物的能量密度会相应提高。(3)研究了LPAN、CA加入量对SiOx@C复合负极材料结构和性能的影响,结果表明,LPAN:CA:SiOx=1:0:1,1:1:2,1:1:4,1:1:6等一系列比例中,比例为1:1:2时,SiOx@C负极材料导电性最好,电化学性能最优,主要原因是:这个比例下烧结,不同的碳之间互相交联形成网络,得到的碳结构最为稳定,导电性能最佳。(4)研究了锻烧温度对材料结构和性能的影响,锻烧温度分别为800℃、900℃、1000℃,锻烧时长为2 h。研究结果表明,锻烧温度为900℃,煅烧2 h时,材料的电化学性能最佳,主要原因是此时形成的SiOx@C负极材料的碳包覆层拥有较好结晶度和机械强度,导电性好并能有效抑制体积效应。经过一系列的研究,本论文制备的SiOx@C锂离子电池负极材料具有优异的电化学性能,不仅缓解了硅负极材料充放电过程中的体积效应较大以及其导电性较差的缺点,而且其合成过程工艺简单,成本低廉,容易实现批量化制备。
其他文献
随着通信技术与物联网行业的快速发展,低功耗无线网络被广泛的应用于监测和工业自动化等场景,部署了海量具有实时通信和计算功能的小型无线设备。由于严格的设备尺寸限制和生产成本考虑,无线设备通常使用容量有限的电池和低功耗低性能的处理器,从而大大限制了无线网络的数据处理性能。基于射频的无线能量传输技术(WPT)和移动边缘计算(MEC)技术的最新发展成为延长电池寿命和提高无线设备的计算能力的有效解决方案。两者
糖尿病性视网膜病(Diabetic Retinopathy,DR)是成年人失明的主要原因,随着糖尿病人口的不断增加,糖尿病性视网膜病患者的人数也在逐年递增,早期发现这种情况对于良好的预后至关重要。视网膜眼底图作为医生诊断眼部疾病的重要判断依据,对图片进行准确的分析可以使患者得到及时的救治。但传统人工诊断方法耗时费力,其确诊和治疗过程是复杂的,同时受限于医疗资源的匮乏,不能很有效的进行大规模快速诊断
天线阵列系统中的波达方向(Direction-of-Arrival,DOA)估计问题通常假设阵列数据具有无限量化精度,或者假设量化误差足够小,可简单视为加性噪声。但随着大规模天线阵列系统的出现,高昂的硬件成本和较大的系统功耗导致高精度量化在实际应用中难以实现。由于模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)的功耗随着量化位数呈指数增加,因此在过去的十余年间,基于低分
第五代通信技术的发展,对数据的传输量和传输速度提出了更高的要求,促使通信类PCB朝着高密度互连与高信号完整性的方向发展,同时也对现有印制电路板制造技术提出了新的挑战。在传统的PCB制造工艺中,如果整体采用低频板材,其性能得不到保证,但如果整体采用高频板材,其性能能够得到保证但是成本昂贵,因此采用高频板材和低频板材的混压结构不仅能满足信号高速传输的需求,同时还可以满足产品组装过程中一体化的需求,从而
近年来,基于随机有限集的多目标跟踪算法在信息融合领域受到了广泛的关注,成为了多目标跟踪领域的研究热点。基于随机有限集理论框架,标签多伯努利滤波算法通过将标签思想引入随机集,实现了轨迹级滤波,提供了准确有效的多目标跟踪性能。在雷达目标跟踪研究中,雷达量测常受到闪烁噪声的干扰,而量测噪声多以高斯噪声进行建模,不适用于闪烁噪声问题。为了对闪烁噪声下的多目标进行精准跟踪,本文重点研究了闪烁噪声下基于标签多
在产业转型升级的推动下,作为战略性新兴产业、未来产业的载体空间,新型产业园建筑主要集聚了创新研发功能。结合创新研发职能的工作生活需求,以及深圳当下可建设用地稀缺、高层高密度的城市发展背景,深圳新型产业园建筑呈现多功能复合的状态。通过对深圳新型产业园多样性功能的梳理,将多样性的功能分为产业功能和配套功能两大类,其中配套功能包括服务研发、办公的生产性配套功能和为园区工作者提供生活休闲服务的生活性配套功
随着我国机动车保有量逐年增多,道路交通安全问题已成为社会的重点问题之一。为对车辆进行异常行为检测,引导驾驶员安全驾驶,智能视频监控技术已经广泛应用于智能交通系统(Intelligent Transportation System,ITS)中,为道路交通安全提供可靠的技术保障。为此,本文将对车辆检测及其属性识别、车道线检测、车牌识别以及应用系统的开发等关键问题进行研究,实现了在道路监控场景下,车辆的
近年来,视频目标检测技术由于其在无人驾驶技术、智能机器人、智慧城市等多个领域都发挥了不可或缺的作用,成为了计算机视觉领域的一个十分热门的研究课题。基于人工智能技术的视频监控系统作为智慧交通系统的重要组成部分,目前已经广泛应用于社会生活中的各个方面。深度神经网络与传统图像识别系统相比而言,其最显著的优势在于,它能将特征提取、特征压缩以及图像分类整合到一个神经网络中,能够有效提取出更抽象的高维特征。为
我国是土壤污染较为严重的国家,且土壤污染物种类多,污染浓度高,尤其是多环芳烃(PAHs)的污染。有机物PAHs性质稳定且持久,一旦沉积到土壤环境中很难被去除,对环境和人类健康造成很大影响。土壤淋洗修复是一种高效的治理技术,但常用的淋洗剂效率低、不易降解且易造成二次污染。生物表面活性剂无毒、且易降解,作为土壤淋洗剂具有独特优势。基于此,论文以食品级磷脂作为生物表面活性剂,形成微乳液,对PAHs疏水性
社会文明的进步在不断攻克很多疾病的同时,也因为生活节奏的加快和压力的增加带来了新的全球化疾病,其中致死率最高的当属心血管疾病。短轴cine MRI(cine magnetic resonance imaging,心脏磁共振短轴电影图像,后文中常简称为MRI)的左心室(LV)心肌力学性能分析对于心血管疾病的诊断和治疗至关重要。点特征提取是追踪心肌运动的重要基础,然而,左心室心肌显得高度均匀,并且在短