氧化锡基锂离子电池负极材料的制备与性能研究

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yfj7874
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
作为新一代储能器件,锂离子电池(LIBs)已成为便携式电子设备、航空航天、电动汽车等众多领域的主流选择。锡及其氧化物具有高理论比容量、资源丰富、环境友好等优势,被认为是极具前景的高容量锂离子电池负极材料。Sn Ox基负极存在的主要问题是循环过程中的体积膨胀和锡粒子的团聚,这对LIBs的容量性能会有极大的损害。考虑到环境污染和成本问题,我们探索了一种简便、环保的合成Sn Ox基复合材料的方法,对获得的Sn Ox基复合材料的微观形貌、物相成分、化学态及其性能进行了较为系统的研究,分析了不同的制备条件(如退火温度、石墨烯含量)对Sn Ox基复合材料的电化学性能的影响。(1)多氧化态SnOx的制备及其性质研究在本工作中,我们采用了一种简单的Galvanic置换法快速制备了大量的泡沫锡作为原料。这种方法操作简单,节能环保,避免了有毒的化学试剂的使用。所制备的泡沫锡具有树枝晶状的微观结构且纯度较高。将泡沫锡在不同温度下空气中退火,得到多氧化态的Sn Ox。随着退火温度的升高,泡沫锡的氧化程度增大。在300℃下退火得到的产物含Sn、Sn O和Sn3O4组分;在400和500℃下退火得到的产物含Sn3O4、Sn O和Sn O2组分;而在600℃下退火得到的产物几乎全为Sn O2。通常,采用水热法或溶剂热法合成的产物为成分单一的Sn O2,因此,本论文的研究为制备多氧化态Sn Ox提供了一条新的途径。(2)SnOx/G复合材料的制备及其储锂性能研究我们采用了简单的球磨法将Sn Ox与石墨烯复合,制备了Sn Ox/G复合材料。球磨法相比于其他复杂的化学制备方法更易于实现大规模生产。我们对产物的物相成分和微观形貌进行了研究,并分析了球磨法和不同的石墨烯含量对Sn Ox/G复合材料的影响。球磨后的产物氧化程度增大,晶粒变小且部分晶体转变为非晶态。此外,球磨后复合材料中的石墨烯缺陷增多。随后,通过循环伏安法、电化学阻抗测试和恒流充放电测试对组装的电池进行了电化学性能研究和反应机理分析。研究表明,石墨烯的含量对电池的循环性能有显著影响。石墨烯虽然能减小电荷转移电阻和缓解活性材料的体积膨胀,但是过多石墨烯的加入会降低电池的容量。泡沫锡在300℃退火氧化的产物与石墨烯球磨得到的复合材料(Sn Ox-300/G)展现出极高的初始库伦效率(84.03%)和良好的循环稳定性(0.1A g-1的电流密度下循环150圈后,放电容量仍有786 m A h g-1),这归功于其独特的化学组分(Sn和Sn Ox)以及石墨烯良好的协同作用。这种简单的合成方法为实现环保、大规模制备高性能储能材料提供了一条新的路线。
其他文献
目前茶叶市场规模日益渐增,随之名优茶的市场需求也不断增大。名优茶的采摘仍然以人工采摘为主,需要茶农拥有较丰富的采摘经验,导致成本较高,效率相对低下。传统机械采茶无法区分嫩叶与老叶,并且采摘过程中容易破坏茶叶品质,不适用于名优茶的采摘。因此采茶机械的智能化和自动化十分重要。本文目的是搭建自主采茶机器人平台,识别定位茶叶采摘点,实现高精度高效率的机器人自动化采摘作业。本文搭建了自主采茶机器人硬件平台与
学位
铝锂合金不仅具有低密度、高比强度以及较低的疲劳裂纹扩展速率,而且具有良好的低温力学性能和加工性能,因轻质高强而使得铝锂合金在航空航天领域具有良好的应用前景。通过合金化和热处理的方式,可以改善铝锂合金的显微组织和力学性能。同时,由于部分服役环境的复杂性,铝锂合金需要长时间服役于潮湿或盐雾环境中。铝锂合金中第二相析出不仅对合金力学性能影响较大,而且影响铝锂合金的耐蚀性能。因此,本文设计了新型Al-Cu
学位
蛋白质是生命体中极其重要的生物大分子,内部振动的时间尺度跨越了很宽的时间窗口,主要分布在从对应局域化学键的高能振动模式到对应关联振动的低能振动模式。大量的研究表明,这些振动模式对于蛋白质的生物功能起到了极其关键的作用,这些振动模式在降低能量势垒、加速蛋白质催化反应大尺度的构象改变以及和配体或者其他生物分子结合中扮演着重要的角色。对蛋白质体系内低能振动模式的研究,已经有很多诸如非弹性中子散射、非弹性
学位
学位
动脉粥样硬化可诱发心血管相关疾病,胆固醇代谢障碍和炎症反应在其发生发展中起重要作用。研究表明,平滑肌细胞能吞噬过量胆固醇,逐渐向泡沫细胞转化,加速动脉粥样硬化的发展。并且动脉粥样硬化过程伴随细胞外基质硬度的改变,在病变初期由于胆固醇沉积导致血管环境呈现黄色粥样,基底硬度变软;随着病变的发展内膜增生、形成斑块、钙化等导致基底硬度变硬。因此探究基底硬度对平滑肌细胞胆固醇积累的影响具有重要意义。此外,平
学位
学位
学位
目前在很多实验系统中观测到了边缘流的存在。根据凝聚态领域的拓扑能带理论,边缘流是一个拓扑保护态,只和系统的拓扑结构有关,因此对于系统的其他细节并不敏感,具有鲁棒性。我们分别探究了活性物质系统和流体系统的边缘流。首先,我们对手性活性颗粒构成的系统进行了实验研究。沿着封闭边界,自驱动转子会朝着单一方向运动,即出现边缘流。改变转子密度和边界形状,边缘流在所有条件下都能出现,只是边缘流的强度受转子密度以及
学位
钙钛矿/晶硅叠层太阳电池由于其结合了成熟的晶硅产线工艺与钙钛矿材料优良的光电特性等优势,且具有突破单结电池效率的能力而受到较大的关注。新型的绒面硅上的薄膜制备工艺对于叠层电池的实验发展是相当关键的,对于钙钛矿/晶硅两端叠层太阳能电池,现有的在绒面硅表面沉积钙钛矿的制备方法在技术工艺上比较复杂,也导致成本的增加。在本论文中,我们研究了一种简便的基于溶液改良的制备方法,即将淀粉作为添加剂引入一步旋涂法
学位
学位