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浅论材料聚合物裂解炭材料作为锂离子电池负极的电化学性能毕业论文的格式
表面析出,形成的枝晶刺破隔膜,使得电池有着安全隐患。非石墨化炭材料由于其石墨化历程中进行得很不完全,所得到的炭材料主要由石墨微晶和无定形区组成。由此,其特殊的结构特点致使非石墨化炭材料具有高的可逆比容量的优点和首次库仑效率低,电压滞后现象严重的缺点。本论文探讨开发的非石墨化类的聚合物裂解炭材料,体现出来高
摘要:锂离子电池因具有能量密度大、工作电压高、循环寿命长、无记忆效应等优点,在便携式电子设备、电动汽车、空间技术、国防工业等领域得到了广泛的运用,成为当前人们关注的热点,而负极材料是制约其性能的关键因素之一。目前石墨类材料因其成本低,具有高的导电性和良好的循环稳定性而成为锂离子电池负极材料的选择。但是,石墨类负极材料有着一些不足:论述比容量低(LiC_6,372mAh/g);放电平台过低(0~0.25V vs. Li~+/Li),在电池过充时,易造成金属锂在碳表面析出,形成的枝晶刺破隔膜,使得电池有着安全隐患。非石墨化炭材料由于其石墨化历程中进行得很不完全,所得到的炭材料主要由石墨微晶和无定形区组成。由此,其特殊的结构特点致使非石墨化炭材料具有高的可逆比容量的优点和首次库仑效率低,电压滞后现象严重的缺点。本论文探讨开发的非石墨化类的聚合物裂解炭材料,体现出来高的可逆比容量,良好的循环稳定性和倍率性能,更重要的是对首次库仑效率和电压滞后现象都有显著地改善。具体的探讨内容如下:1.为解决聚合物裂解炭材料作为负极材料时的严重的电压滞后现象,本论文设计合成了掺杂金属钴纳米粒子的酞菁钴聚合物裂解炭材料(C/Co复合材料)。以酞菁钴为原料,吡嗪为桥连剂,十二烷基磺酸钠为表面活性剂,将三者加入到N,N-二甲基甲酰胺中超声搅拌混匀;然后通过溶剂热的策略制备出了酞菁钴聚合物,再将酞菁钴聚合物作为前驱体,在惰性气氛下进行高温煅烧后制得C/Co复合材料。同时也制备了将金属钴纳米粒子经过简单物理混合掺杂到酞菁聚合物裂解炭材料中的混合材料C+Co。经过与纯酞菁聚合物裂解炭材料(C)进行比较发现, C/Co复合材料体现出更好的电化学性能,在0.005~3.0V电压范围内,50mA/g电流密度下循环40次以后,其可逆比容量仍保持在600mAh/g左右,体现出良好的高的可逆比容量和循环稳定性,并且也有很好的倍率性能;更为重要的是,C/Co复合材料对电压滞后现象有显著的改善。2.针对聚合物裂解炭材料的首次库仑效率低和电压滞后现象严重的两个不足,本来论文又设计合成了掺杂钴铁合金纳米粒子的(酞菁钴-酞菁铁)聚合物裂解炭材料(C/Co-Fe复合材料)。以酞菁钴和酞菁铁等质量比混合物为原料,进行与内容1相同的聚合后高温裂解的原位一步合成法,成功的制备出了C/Co-Fe复合材料。电化学探讨表明:C/Co-Fe复合材料在0.005~3.5V电压范围内,100mA/g电流密度下循环90次以后,其可逆比容量仍能保持在550mAh/g,体现出良好的高的可逆比容量和循环稳定性,并且也有很好的倍率性能;同样重要的是,C/Co-Fe复合材料对电压滞后现象也有显著的改善,并且比较发现,C/Co-Fe复合材料电极比C电极在首次库仑效率方面有近10%的提升。 关键词:锂离子电池论文 负极材料论文 聚合物裂解炭论文 首次库仑效率论文 电压滞后论文
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    摘要5-7

    Abstract7-11

    第1章 绪论11-25

    1.1 引言11

    1.2 锂离子电池介绍11-12

    1.3 锂离子电池负极材料探讨概述12-23

    1.3.1 炭材料13-18

    1.3.2 炭材料的改性18-20

    1.3.3 非碳负极材料20-22

    1.3.4 炭材料的电压滞后与首次库仑效率不足22-23

    1.4 论文选题依据和主要依据内容23-25

    第2章 实验仪器和策略25-31

    2.1 引言25

    2.2 实验主要原料及设备25-26

    2.3 材料的物理表征策略26-28

    2.3.1 X-射线衍射浅析 (XRD)26

    2.3.2 扫描电镜浅析 (SEM)26-27

    2.3.3 能量色散谱显微浅析 (EDS)27

    2.3.4 高分辨透射电镜浅析 (HRTEM)27

    2.3.5 拉曼光谱浅析 (RMS)27-28

    2.3.6 热重-差热浅析 (TG-DTA)28

    2.4 材料的电化学表征策略28-31

    2.4.1 扣式电池的组装28

    2.4.2 循环性能及倍率性能测试28-29

    2.4.3 容量微分曲线 (dQ/dV)29

    2.4.4 交流阻抗测试 (EIS)29-31

    第3章 酞菁钴聚合物裂解炭的制备及结构表征和电化学性能探讨31-47

    3.1 引言31-32

    3.2 实验部分32-45

    3.2.1 样品合成32-33

    3.2.2 结果与讨论33-45

    3.3 小结45-47

    第4章 (酞菁钴-酞菁铁)聚合物裂解炭的制备及结构表征和电化学性能探讨47-59

    4.1 引言47-48

    4.2 实验部分48-57

    4.2.1 样品合成48

    4.2.2 结果与讨论48-57

    4.3 小结57-59

    结论59-61

    参考文献61-67

    攻读硕士学位期间所发表的学术论文67-69

    致谢69

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