探索两种锂离子电池负极材料的研究

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1、天津大学硕士学位论文两种锂离子电池负极材料的研究姓名：张联忠申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：唐致远;徐强20061101中文摘要锂离子电池以其高能量、安全可靠、寿命长、无污染等优点，成为目前最具有发展前途的高能二次电池。随着锂离子电池的进一步发展的需要，人们越来越多的要求可充电锂离子电池电极材料具有更高的比容量和更好的安全性，寻找和开发能够取代现有碳材料的新型负极材料成为当今研究的热点。本论文针对非碳类负极材料主要进行了两方面的初步探索研究。论文采用圆柱型电池对Si／C复合负极材料和石墨化碳负极材料的循环和倍率性能进行了研究，并对实际应用中存在的问题以及失

2、效原因进行了分析。Si／C负极电池200次循环后容量维持率仅为69．5％，并且放电平台低于石墨化碳负极材料。造成其容量衰减快的主要原因为电极体积膨胀导致的电极活性物质脱落，电接触性能变差，极化增大容量损失，SEI膜被破坏，进而电解液不断的分解，界面膜增大，电阻增加，以及材料本身结构造成的插入的锂无法全部脱出，是造成容量损失是的最主要原因。论文对尖晶石结构的锂钛复合氧化物Li4Ti5012负极材料的固相合成法及材料的性能进行了研究。对不同锂源、不同培烧温度、培烧时间、有无分散剂等条件进行了实验研究，优化了最佳合成材料条件。制备的Li4Ti5012负极样品在1．55V(

3、vsL儿i+)附近有平稳的放电平台，充电电压平台略高于放电电压平台，电池首次放电容量为14删g，具有稳定的循环性能，该材料结构稳定，是一种高安全长寿命的锂离子电池负极材料。关键词：锂离子电池，负极材料，Si／c复合材料，锂钛复合氧化物，循环性能，固相合成ABSTRACTLithium-ionbatteriesarem08tpromisinghighpowersecondarybatteriesduetoitsadVantagesofhighereneI。gydensity；nloresaf．ety；longer1if．etimesandnopollution．Ino

4、rdertosatisf．ythedemandofLithium．ionbatteriesdevelopment，itisnecessaryf．0rpeopletofindelectrodematerialw“hhighcapacityandbettersaf．e．Anditisaresearchtopictofindnewtypeanodematerialtoreplacetraditionalcarbonmaterials．Thepaperismainlyf．ocusedontheprelimiIlarystudyontwoaspectsofanodemater

5、ial．Thecycleandrateperf．0rmanceofthecyclindricalcellwithSi／Candgraph“eanodewerestudiedinthispaper．Alsotheproblemoccurredinapplicationaswenasthef．ailuremechanismwasanalyzed．Capacityretainmentwaskeeping69．5％oftheinitialcapacityaner200cycles．Anddischargeplatf．0rmwasabitlowerthanthatofgrap

6、h“eanode．Thereasonoff．astcapacityfadingmainlvaretheelectrodeactivematerialf．ellingof．fduetoelectrodevolumeswellingleadingtoworseelectriccontactthatresultingreaterpolarizationandlesscapacity：SEIfilmwasdestroyedandf．0llowedgraduaUVelectrol饥edecompositionwhichresultinthickerinterf．acefilm

7、andgreaterimpedance．Andthemainreasonf．orthecapacity10ssistheLi十ioncannotbe如llvdesertedduetointernalstructureofthematerial．TheSolidphasesynthesizem武hodofLi4Ti50l2anditsperfomancewaS咖diedintmspap既Theconditionofdi伍：rentHt

8、liumresources，di伍删calciniIlgt锄peranlre锄dtiIne，趾dwithorwithomdispe