锂离子电池高容量氧化亚硅负极材料的制备及性能研究

来源 :广东工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:moyan905254131
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
氧化亚硅被认为是新一代的锂离子电池高容量负极材料,但其在商业化道路上仍面临着不少阻碍。因充放电循环过程中发生的巨大体积膨胀以及材料表面的不稳定固体电解质界面膜(SEI)不断生长等问题,氧化亚硅负极材料在应用中出现容量的快速衰减现象,这是氧化亚硅负极需克服的主要问题。本论文主要针对氧化亚硅负极材料在充放电循环中的快速容量衰减这一应用瓶颈,制备出一系列氧化亚硅基负极材料,对所制备材料的组成成分、结构、形貌以及电化学性能进行表征测试,并研究其电化学机理。为了寻找一种低成本、简便、可调控的方法构建出可以应对氧化亚硅体积膨胀的材料结构,选取了白洋葱作为生物质材料,经活化处理、预煅烧、铝热还原得到生物质衍生的分层次多孔Si Ox/C负极材料。分层次多孔结构为氧化亚硅在充放电循环中的体积膨胀提供了缓冲空间,从而提高了材料的循环稳定性。经研究发现,通过不同活化处理温度可以对Si Ox/C分层次多孔结构进行有效调控,其中经600℃活化温度最终得到的Si Ox/C-6负极材料展示出最佳的电化学性能,Si Ox/C-6在0.1 A·g-1电流密度下100次循环后仍具有926.5 m Ah·g-1的可逆比容量。为了改善SEI膜的稳定性,通过正硅酸乙酯水解,蔗糖的热解包覆制备出SiOx@C,同时在Si Ox@C的制备过程中引入了Li F,制备出Si Ox/Li F@C复合负极材料。Li F引入后,Si Ox/Li F@C的首次库伦效率、循环性能、倍率性能相比Si Ox@C都有所提高,其中Si O2与Li F质量比为1:0.15时制备出的Si Ox/Li F-0.15@C复合负极材料的性能最佳,其在0.1 A·g-1下的首次放电比容量为1211.6 m Ah·g-1,首次库伦效率为72.8%,100次循环后的可逆容量为711.0 m Ah·g-1。通过对比Si Ox@C和Si Ox/Li F-0.15@C循环后SEI膜的成分变化,发现Li F引入后材料SEI膜成分变化程度较小,说明Li F的引入有利于提高SEI膜的稳定性。为了进一步提高氧化亚硅负极材料的界面稳定性,减少了SiOx@C的碳包覆量后采用PTFE/MWCNT对Si Ox@C进行了二次包覆,得到Si Ox@C@PTFE/MWCNT复合负极材料。400℃热处理时熔融状态下的PTFE有利于与碳包覆层贴合,同时PTFE中F元素可以向碳包覆层扩散迁移形成F掺杂。PTFE/MWCNT外包覆层减少了材料循环过程中表面副反应的发生,提高了材料界面稳定性,PTFE/MWCNT层与碳包覆层的协同作用进一步提高了材料的电化学性能。在材料制备过程中固定了多壁碳纳米管的用量,对PTFE的用量进行优化,研究发现PTFE添加量为0.04 g时材料的性能最佳,Si Ox@C@PTFE-4/MWCNT在0.1 A·g-1下的首次放电比容量为1458.0 m Ah·g-1,首次库伦效率为74.8%,在100次循环后的可逆比容量为905.4 mAh·g-1。
其他文献
人力资源管理是二十一世纪企业发展的原动力和根本保障,对于以人为本的企业尤其是制造企业来说,如何科学的运用人力资源管理的方法来进行选人、育人、用人、留人,对于企业及社会来说,则显得尤其关键。本文选取TF公司组装部门在发展过程中暴露出来的核心技能人员离职率高,工作积极性低等问题开展研究。首先,阐明了当下从制造大国到制造强国转型的背景下,内外部环境的变化,尤其是半导体集成电路产业的井喷发展对于TF公司的
学位
杨佃会教授认为小儿面瘫主要病机在内为小儿禀赋不足、气血不充,在外为风邪侵袭面部。还应关注肝气郁结、神志失调对小儿面瘫病情发展和预后转归产生的影响。治疗时以针刺为主,综合灸法、耳穴压豆、拔罐、穴位注射等疗法灵活应用。坚持整体观念,重调脏腑,疏肝调神,以人为本。
期刊
锂离子电池由于具有比容量和电压较高、污染小、电池循环寿命长等优点,被认为是电动汽车理想的动力能源。目前,作为商业锂离子电池广泛应用的负极材料,石墨的理论容量为372 mAh/g,无法满足现代大容量储能的需求。硅作为负极材料具有极高的理论容量(4200 mAh/g),且储量丰富,不易与电解液发生反应。但是,硅材料充电过程中锂离子嵌入会导致400%的体积膨胀,多次充放电循环后会产生裂纹,最终导致电极碎
学位
高比容的负极材料是提高锂离子电池(Lithium-ion batteries,LIBs)能量密度的重要突破口,硅(Si)基材料凭借丰富的自然储备量、较低的放电电位以及高的理论比容量被认为是最有前景的下一代锂离子电池负极材料。然而单质Si在循环过程中会造成超过300%的体积变化,导致活性颗粒的破碎以及固态电解质膜(Solid electrolyte interphase,SEI)的重复生长,严重限制
学位
随着中国经济的持续稳定增长,自2009年起,中国的汽车产销量连续多年位居全球第一。汽车发动机是目前汽车动力的主要来源,也是汽车行业关键核心零部件之一。A公司是一家有着悠久历史的商用车发动机公司。虽然A公司拥有发动机整机及相关零部件系统的关键技术,但在近几年国内激烈的市场竞争中,A公司的市场份额却处于近乎停滞状态。如何调整公司战略,适应激烈市场竞争和国内排放法规升级的要求,实现公司的进一步发展是A公
学位
目的:本文旨在探究前列腺癌细胞外泌体诱导巨噬细胞M2型分化,进而探明巨噬细胞中lnc RNA MIR22HG参与M2型分化的分子机制,明确lnc RNA MIR22HG对巨噬细胞功能的影响。方法:1、Millipore超滤法分离PC-3外泌体(PC-3 exos)和RWPE-1外泌体(RWPE-1 exos),透射电子显微镜、纳米粒径分析和流式细胞仪进行外泌体鉴定;2、PC-3 exos诱导巨噬细
学位
<正>党的十八大以来,在以习近平同志为核心的党中央坚强领导下,我国有色金属工业立足新发展阶段,贯彻新发展理念,在推动高质量发展进程中,取得了显著成效,主要体现在以下十个方面:有色党金的属十产八业大实以力来显,著在增以强习近平同志为核心的党中央坚强领导下,我国有色金属产业实力显著增强,有色金属工业增加值的年均增速大于有色金属生产增速,高附加值有色金属深加工产品产量增速大于有色金属冶炼产品产量增速。
期刊
<正>保通保畅工作是稳定宏观经济大盘、畅通经济“内循环”以及保障人民群众生产生活和社会大局稳定的重要举措。江苏交通控股有限公司(以下简称“江苏交控”)会同公安、交通执法等部门作为全省高速公路里程运营保畅管理主体,始终牢记疫情防控是“国之大者”,深刻、完整、全面认识党中央确定的疫情防控方针政策,坚持“外防输入、
期刊
城市的出现,是人类走向成熟和文明的标志,也是人类群居生活的高级形式。城市是时新而又永恒、具有重大价值而又充满挑战性的研究对象。改革开放以来,我国城市化快速发展,城市建设和发展的规模不断扩大。然而,城市建筑千篇一律、城市记忆“千城一面”的状况仍然存在。城市题材纪录片以关注城市特色文化、人文精神为主要内容,在展现城市魅力、构建城市记忆方面发挥了重要作用。本文基于城市记忆理论,以新世纪以来的城市题材纪录
学位
目的:对大理大学第一附属医院皮肤科2015年1月-2021年1月首次收治天疱疮患者的流行病学、临床特点、实验室检查、感染、治疗及预后等相关资料进行回顾性分析。同时探寻影响天疱疮患者预后的危险因素。深入认识本地区天疱疮的疾病特点,为天疱疮的诊治提供依据,提高天疱疮患者生存率。方法:搜集2015年1月至2021年1月在大理大学第一附属医院皮肤科首次住院并经临床、组织病理及免疫学确诊的天疱疮患者。共纳入
学位