硅鈦復合物的制備及性能畢業論文-資料下載頁

　　

【正文】 中所制負極材料的比容量降低速度會快，該電池電化學阻抗較大，由實驗操作分析其原因可能是：①EC 電解液的添加量不夠；② 所制的材料結構遭到破壞，含有雜質，應不是單純的硅鈦復合物（硅包覆鈦）負極材料。圖 SiTi 阻抗曲線濱州學院學士學位論文16 硅鈦復合物（鈦包覆硅）的電化學性能分析202204060801012022022022020202402600. charge disr面對納米硅基負極材料比容量衰減很快的問題，為提高其可逆容量，我們就合成了硅 鈦（硅包覆鈦）復合物，通過上述分析，在實驗中所制得的硅鈦復合物（硅包覆鈦）負極材料的比容量比較低，為此，我們改進了實驗方案合成了硅鈦（鈦包硅）復合物負極材料并對其進行分析討論。圖 為實驗制備的硅鈦（鈦包硅）復合物負極材料在電流密度為 恒流充放電時的首次充放電曲線。由首次充放電曲線可知，此次制得的負極材料所對應的放電電位是 ，充電電位為 ，首次充電比容量為 g1，放電比容量為 g1，可得首次充放電效率為 ％。與 相比較，此次制得的負極材料的首次充放電比容量和首次放電效率遠低于圖 中合成的負極材料，初步分析有可能是制備的復合物中鈦的含量過高，導致金屬鈦以泡沫狀存在，嚴重阻礙了鋰離子的嵌入與脫出。圖 SiTi（鈦包硅）首次充放電曲線電壓（V）比容量（mAh/g）濱州學院學士學位論文170 5 10 15 20 25020406080101202202201802020240260 charge disr圖 是硅鈦（鈦包硅）復合物負極材料的循環性能曲線圖。從圖中可以看出，該負極材料的比容量從循環一開始就迅速降低，循環性能也不好。初步分析，可能的原因是在鎂熱還原的過程中，當復合物在高溫管式爐發生反應時，由于操作不規范導致有氧氣進入，使得復合物發生了氧化。圖 SiTi（鈦包硅）循環性能曲線比容量（mAh/g）圖 SiTi（鈦包硅）阻抗曲線01020304050602022040608010120220 Z39。Z39。 B循環次數濱州學院學士學位論文18圖 是硅鈦復合物（鈦包覆硅）負極材料的阻抗曲線圖。由圖可知，在剛開始，曲線很平緩，峰也很小，當 Z′到 800Ω 之后，曲線約成直線迅速升高。實驗中所測的電池負極材料的電化學阻抗很大（），分析其原因可能是：①隔膜的孔隙率有些小，使得電解液中的離子不能順利的通過；②EC 電解液的添加量有些少；③所制的材料被氧化，不是單純的硅鈦（鈦包覆硅）復合物，復合物中的金屬鈦被氧化，生成的氧化物對阻抗測量也有很大影響。濱州學院學士學位論文19結論本文首先制備了納米硅基負極材料，并對其進行電化學性能測試。之后又通過鎂熱還原反應，制得了硅鈦（硅包覆鈦）復合物材料。但是，未達到我們預期的效果，為改進復合物的性能，最后又合成了硅鈦（鈦包覆硅）復合物。我們分別對制備的納米硅基負極材料及硅鈦復合物的電化學性能進行測試，得到了一下結論：1. 此次制得的納米硅首次的充電比容量為 g1，放電比容量為g1，首次充放電效率為 ％。但是制備的納米硅基負極材料的比容量衰減很快，而且它的可逆容量很小。2. 與上述納米硅基負極材料相比，雖然我們制備硅鈦復合物（硅包覆鈦）的首次充放電比容量是減少的，但是首次的充放電效率卻略有增加。而且隨著循環次數的增加，硅 鈦復合物（硅包覆鈦）的容量保持率相對較高，但是它的比容量卻相對較小，可能是因為制備的硅鈦復合物結構遭到破壞，導致比容量減小。3. 制得的硅 鈦（鈦包覆硅）復合物負極材料首次的充電比容量為 mAhg1，放電比容量是 mAhg1，首次充放電效率是 ％。但是該負極材料的可逆容量會迅速的降低，循環性能也不好。初步分析有可能是制備的復合物中鈦的含量過高阻礙了鋰離子的嵌入與脫出或者是由于操作不規范導致復合物發生了氧化。4. 實驗中合成的硅 鈦復合物的測得的阻抗值都比較大，原因也類似。為減小阻值，在今后制取鋰離子電池是加過量的導電劑，或者更換不同的電池隔膜。尤為重要的是，合成的復合物避免被氧化或者其結構被破壞。濱州學院學士學位論文20參考文獻[1] 陶占良, 王洪波, 陳軍. 鋰離子電池負極硅基材料[J]. 化學進展. 2022 (23): 2728.[2] 王忠, 田文懷, 李星國. 硅與氮化鈦納米復合材料作為鋰離子電池負極的吸放鋰性能研究 [D]. 稀有金屬材料與工程. 2022, 10(1): 914.[3] 彭琦, 劉群興 , 葉耀良. 中國鋰離子電池質量安全狀況分析 [J].綜述與展望. 2022 (301): 5859.[4] 賀本林. 鋰離子電池的新研究[D]. 甘肅蘭州: 蘭州大學, 2022 年.[5] Peter G. Bruce. Energy Storage beyond Horizon: Rechargeable Lithium Batteries [J]. Solid State Ionics, 2022 (179): 752753.[6] 劉璐, 王紅蕾, 張志剛. 鋰離子電池的工作原理及其主要材料 [J]. 科技信息. 2022 (23): 6263.[7] 戴燕珊, 冼巧妍, 黃振茂. 鋰離子電池性能研究[J]. 電池工業 . 2022, 7(5): 258261.[8] 孫玉城. 鋰離子電池正極材料技術進展[J]. 無機鹽工業 . 2022, 44(4): 5054.[9] 程曉燕. 鋰離子電池硅碳材料的制備與性能研究[D]. 哈爾濱: 哈爾濱工業大學. 2022 年.[10] 陳立寶, 謝曉華, 王可, 等. 碳包覆硅/ 碳復合材料的制備與性能研究[J]. 電源技術. 2022, 131(1): 3437. [11] 文鐘晟, 王可, 謝晶瑩. 鋰離子電池高容量硅負極嵌鋰過程中的成膜研究 [J]. 2022, 437441.[12] 高鵬飛, 楊軍. 鋰離子電池復合負極材料研究進展[J]. 化學進展. 2022, 23(23): 255273.[13] 鄒幽蘭, 楊娟, 周向陽, 等. 鋰離子電池硅基負極改性研究新進展 [J]. 材料導報. 2022, 25(9): 144147.[14] 鄧皓月 , 張云懷, 肖鵬, 等. 硅納米線的制備技術及應用研究新進展 [J]. 化工進展. 2022, 29(2): 274280.[15] 陳敬波 , 趙海雷, 何見超 , 王夢微. 鋰離子電池硅基復合物負極材料 [J]. 化學進展[J]. 2022, 13(10): 246252.[16] 余響林, 李兵, 黎汪周, 等. 介孔空心微球研究進展[J]. 武漢工程大學學報. 2022, 33(4): 16.[17] 馬雪慧, 王樂善, 趙彥保. 中空納米二氧化硅微球的制備及表征[J]. 無機化學學報. 2022, 25(6): 10911096.[18] 王磊. 化學[M]. 濟南: 山東科技出版社. 2022: 8591.[19] 黃可龍, 王兆翔, 劉素琴. 鋰離子電池原理與關鍵技術[M]. 北京: 北京化學工業出版社. 濱州學院學士學位論文212022.[20] Tierui Zhang, Qiao Zhang, Jianping Ge, James Goebl, Minwei Sun, Yushan Yan, Yisheng Liu, Chinglin Chang, Jinghua Guo and Yadong Yin. A SelfTemplated Route to Hollow Silica Microspheres[J] J. Phys. Chem. C, 2022, 113(8): 31683175.濱州學院學士學位論文22謝辭本次論文是在老師的悉心指導下完成的，此次寫作過程中遇到了很多的困難，也都在老師和同學的幫助下慢慢解決的。尤其要衷心感謝我的導師—— 老師，感謝老師在畢業設計期間，從課題的選題到論證，從開題到論文的撰寫，老師都嚴格把關，謹慎推敲。無論是路老師的學識，還是他的實驗態度，讓我很受啟發，對我今后的人生也有一定的影響。同時，也感謝實驗室的 老師，感謝他們在畢業設計期間對我的幫助和指導。此外，還要特別感謝我的父母，正是由于他們對我的理解、支持與鼓勵才使我走到現在。最后，向所有在此次試驗中幫助過我的老師和同學表示衷心的感