不同納米材料在電極材料中的應(yīng)用研究畢業(yè)論文(文件)
【正文】 復(fù)合使整體電極的穩(wěn)定性提高。有些金屬如A l、Sn、M g 等本身具有嵌鋰性能, 利用其作為活性中心的Si、M 在不同電位下的嵌鋰效應(yīng),使材料的體積膨脹發(fā)生在不同電位下, 可緩解由此產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)鋰。,／ｇ 。相對于硅薄膜，鋰離子的擴(kuò)散路徑更短且可以承受更大的體積變化。2012年P(guān)aul等[31]提出通過部分氧化納米尺度的Si的薄膜來增強(qiáng)電極材料的穩(wěn)定性。h/ g，是石墨比容量（372 mA 硅納米管的首次充電容量極高，為3200 mA ，硅納米管放電容量與超大容量分別為3648 mA SEM圖像顯示，在循環(huán)200次后，硅納米管的形態(tài)并沒有改變。 金屬氧化物納米顆粒負(fù)極材料Polzot等[33]報(bào)道了納米尺寸的過渡金屬氧化物氧化物MO(M=Co,Ni,Cu,Fe)作為鋰離子電池負(fù)極材料，具有良好的電化學(xué)性能。而對于FeO、NiO,其初始比容量為石墨理論比容量的2倍左右，隨循環(huán)次數(shù)的增加，比容量快速降低，循環(huán)次數(shù)為50次時(shí)，比容量約為200 mA h/ g不變；，其比容量快速下降。 金屬氧化物納米線納米金屬氧化物除卻復(fù)合物外，較常見到的就是金屬氧化物的納米線。這種錯位團(tuán)表明了有大的中空失配應(yīng)力和一個結(jié)構(gòu)性電化學(xué)驅(qū)動固態(tài)非晶化的前兆。 金屬氧化物納米線陣列 Yanguang Li等[35]報(bào)道了Co3O4納米線陣列作為負(fù)極材料在鋰離子電池中的應(yīng)用。觀察發(fā)現(xiàn)，Ti薄片上的Co3O4納米線直徑為500nm,長度為15um。其首次充放電的損失是在Co3O4轉(zhuǎn)變?yōu)镃oO的過程中，損失了鋰離子。h/ g，而非自支持納米線為350 mA 如TiO2納米線(~305mA 在充放電倍率變化時(shí)，如在第二次放電時(shí)，倍率為8C時(shí)容量保持率為85%，倍率為20C時(shí)容量保持率為69%，倍率為50C時(shí)容量保持率為50%，保持性較高。 金屬及合金類 金屬鋰是最先采用的負(fù)極材料，理論比容量3860 mAh/g， V，20 世紀(jì)70 年代中期金屬鋰在商業(yè)化電池中得到應(yīng)用。金屬合金最大的優(yōu)勢，就是能夠形成含鋰很高的鋰合金，具有很高的比容量；相比碳材料，合金較大的密度使得其理論積比容量也較大。 金屬氧化物與介孔碳材料的復(fù)合納米材料由于其優(yōu)異的電學(xué)性能和機(jī)械性能，獲得了廣泛的研究。選擇有序介孔碳分子CMK3作為無機(jī)模板，CMK3介孔碳分子由六角形的碳納米棒陣列組成，它們由一些隨機(jī)分布的碳納米棒嚴(yán)格連接在一起。~2V，ONTC的放電容量為1347mA 電壓為2V時(shí)，ONTC的容量為515mA 兩者的庫侖率均較低，原因可能是，在表面的副反應(yīng)消耗了較多的鋰。但是目前的鋰離子電池仍然有著一些明顯的缺陷：如目前的正極材料在循環(huán)使用中都會有不可逆的電容量損失；而負(fù)極材料除此之外還存在電壓滯后的問題。C60總之，從僅有的三十余年的歷史上來看，鋰電池化學(xué)還是一個年輕的學(xué)科，還有很大的發(fā)展?jié)摿??！綣】《《電池工業(yè)》eval,143(10)K,Sato7. Zhao8. NgL，LiuSources，2001，94(1)：63—67。13. Yongming Sun,Xianluo Hu,Wei Luo,and Yunhui Huang， ACS NANO 2011,5,9,71007107。17. Guangmin Zhou,DaWei Wang,Feng Li,et . Mater., Vol. 22, No. 18, 2010 5307。24．鄒幽蘭，楊?。壕C述篇 2011年９月（上）第２５卷第９期。28. IIseok Kina ，Morales F，Kleimenov, E . ，10,11051109； ,Halain nano,2008,3135。32. MiHee Park,Min Gyu Kim,Jaebum Joo,Kitae Kim, LETTERS,2009,38443847.33. Poizot P, Laruelle S, Grugeon S, et al. Nature, 2000,407:496499 ；34. Jian Yu Huang，,114,2253522538。et al. NANO LETTERS,，,491495。 Sun，Tao Jiang, LETTERS,2008,230234。19. Donghai Wang,Daiwon Choi,Juan Li,Zhenguo Yang,Zimin Nie, NANO,2009,907914；20. ZhongShui Wu,Wencai Ren,Lei Wen,Libo Gao,Jinping Zhao, NANO,2010，,31873194；21. CANDACE K. CHAN1, HAILIN PENG2 .[J] Nature 2007,3 .3135。15. Jing Su, Minhua Cao,Ling Ren,Changwen . Phys. Chem. C 2011, 115, 14469–14477。12. Hailiang Wang,LiFeng Cui,Yuan Yang，Hernan Sanchez Casalongue。L. JBjimJDenki6. OkunoSoc第2期；4. 張麗娟，王艷飛，王巖等，電源技術(shù)，第七期，866871；5. Xing鋰電池在我們未來的生活中必將起到越來越舉足輕重的作用。另外，凝膠聚合物鋰電池已率先商品化，并具有超薄、輕便、高能量密度等優(yōu)點(diǎn)，固體聚合物電解質(zhì)的研究也取得了許多進(jìn)展，室溫離子導(dǎo)電率以及機(jī)械加工性能有了很大的改進(jìn)。的速度增長著，并且材料微觀結(jié)構(gòu)尺度越來越小，正向著納米級尺度發(fā)展。 錫基氧化物與介孔碳的復(fù)合材料較好的電學(xué)性能，可能歸功于以下三個因素：（1）錫基氧化物的尺寸約為3nm，分布在介孔碳材料CMK3中的納米空隙中，阻止了SnLi合金的生成；（2）CMK3的三維碳棒狀結(jié)構(gòu)阻止了錫的團(tuán)聚；（3）CMK3基底的電導(dǎo)率大，使電極的導(dǎo)電性能好。h/ g 。h/ g 。錫基氧化物填充到CMK3的納米空隙中，90%的納米空隙被填充，組成錫基氧化物/C復(fù)合材料。然而，由于晶粒在放電時(shí)體積膨脹200%，造成晶粒團(tuán)聚和電阻增大，使循環(huán)性能變差，且其充放電電壓范圍較小，一般與其他材料如碳材料復(fù)合才具有較好的性能。目前研究主要集中在Sn 基、Si 基、Sb 基和Al 基合金材料。 合金負(fù)極材料是研究得較多的新型負(fù)極材料體系，有關(guān)鋰合金的研究工作最早始于1958 年。 這些優(yōu)良的電化學(xué)特性是因?yàn)镃o3O4納米線陣列的獨(dú)特的層次結(jié)構(gòu)。h/ g)，F(xiàn)e2O3納米線(~510mA h/ g左右。 對材料進(jìn)行充放電循環(huán)測試，另兩種材料為非自支持納米線（nonselfsupported NWs），由炭黑和聚合物粘合劑混合而成的粉粒。h/ g，首次充滿電的容量為859mA 納米線之間的空隙可以使電解質(zhì)快速擴(kuò)散到電極材料中，從而使電阻變小，每根納米線均與基質(zhì)接觸，都參與導(dǎo)電提高電學(xué)性能。比如在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中，若是花半小時(shí)對初始長度16毫米，直徑為188納米的納米線充電后，這種納米線拉長大約60％ ，直徑拉長約45％ ，總量擴(kuò)大擴(kuò)大了約240 ％ 。2010年，Jian Yu Huang等[34]介紹了由一個二氧化錫（二氧化錫）納米線陽極，離子液體電解質(zhì)，和散裝二氧化鈷酸鋰（ LiCoO2的）陰極，透射電子創(chuàng)建的一個納米級的電化學(xué)裝置，并觀察了SnO2鋰化納米線的電化學(xué)充電。尺度過小的納米顆粒還原產(chǎn)生的金屬納米顆粒由于尺度小易被電解質(zhì)包覆而溶解，造成活性物質(zhì)減少，容量衰減快。此外，他們還研究發(fā)現(xiàn)，納米粉體作為負(fù)極材料，其循環(huán)性能和可逆容量和粒子的大小和形態(tài)密切相關(guān)。h/ g），且隨著循環(huán)次數(shù)的增加，其比容量先保持不變甚至略微有所增加，隨后才緩慢降低，循環(huán)次數(shù)為50次時(shí)，CoO的比容量約為60 mA 硅納米管如圖： 納米金屬氧化物 用于電極材料的多是過渡金屬氧化物，除此之外，較常見的還有錫的氧化物SnO2。h/ g，庫侖率為89%。SEM圖像和TEM圖像顯示，硅納米管的外徑為~200
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