新式储能电池电极材料分析

《新式储能电池电极材料分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、新式储能电池电极材料分析第1章绪论1.1引言能源与环境问题己经成为威胁人类生存和发展的严峻问题。解决能源与环境问题最主要方法是大力发展可再生能源，用可再生能源和原料全面取代化石能源，进行一场新的工业革命。可再生资源主要有如下几个方面，太阳能、生物能、风能、水能、地热和海洋能。如何实现各种能源形式之间的有效转化和存储成为人们共同关心的话题。作为化学能与电能的存储转化装置，化学电源已在人类生活的各个领域得到广泛应用。在信息技术日新月异以及环境保护日益受到重视的今天，化学电源的发展面临着空前的机遇和挑战。随着电动汽车和大规模储能的广泛应用，对原材料

2、的丰度，电池的成本和安全性能提出了更高的要求。随着社会科技的发展，锂离子电池的应用得到进一步发展。利用锂离子电池是目前储能密度最高的蓄电池这一条件，可以将锂离子电池与太阳能或风能结合起来，用锂离子电池将剩余的太阳能或风能转化为电能存储起来，在供电不足的情况下以电能的形式释放出来以满足人们的需求。作为二次电池的一种，锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命、无记忆效应、自放电率低等优点。与铅酸，镍镉，镍氧电池技术相比，锂离子电池的体积能量密度和质量能量密度均优于其他系统，锂离子的质量能量密度可达到200n2〇4、LiFeP04等，负极材料主要为石墨

3、类碳材料。这些新的应用对锂离子电池的各项性能的要求越来越高，比如高能量密度、高功率密度、循环稳定性、安全性等。Li4Ti50i2作为零应变材料，具有良好的结构稳定性，但是纯的Li4Ti50i2本身是绝缘体，电子电导率低，在大电流充放电时，其比容量远低于理论容量。为了解决Li4Ti50i2动力学性能差、电子电导率低的问题，目前主要采用三种解决方法：第一种方法是减小材料的颗粒尺度或形成多孔材料，从而减小离子的传输距离，使离子能够快速脱嵌第二种方法是异质原子掺杂，提高活性材料本身的电子电导率或离子电导率，使其电导率提高，满足实际使用要求；第三种方法

4、是对材料颗粒表面进行碳包覆，提高材料的表面电子电导率和颗粒之间的电子接触，使电子能够快速通过。与此同时，均匀的碳包覆层能够阻止电极活性材料与电解液的直接接触，防止由于电极材料与电解液直接接触而发生副反应[76，83152_154]。碳包覆技术被广泛用于锂离子电池正、负极材料的改性，但是目前的包覆温度都较高，一般都在700°c以上[76，154]，最近物理所ZhaoL等人发展了一种600°C的氮掺杂碳包覆技术，大大提高了Li4Ti50i2的倍率性能和长循环性能。但是对于一些易氧化的过渡金属氧化物来说，600°C仍然较高，

5、易将它们还原[155]。Cai等人利用10，10-二溴-9,9-联二蒽为前驱体，400°C时在Au的(111)面成功的生长出一定宽度的石墨稀。10，10-二溴-9,9-联二蒽中碳的含量为65.66%。我们都知道，石墨稀具有非常高的比表面积和电导率。为解决现有技术中碳包覆温度较高，得到的包覆层石墨化程度不高，且易使一些高价态兀素被还原的问题，利用这种石墨稀的制备方法，我们开发了一种新型低温碳包覆技术，采用10，10-二溴-9,9-联二蒽为前驱体，400°C裂解生成碳材料，包覆在电极材料表而。我们选用Li4Ti50i2和Li2Mn

6、03为被包覆电极材料。第3章新型储能电池负极材料................55-743.1引言................553.2材料的制备和表征方法................55-583.2.1LiNb_3O_8的结构................55-563.2.2材料的制备................56-573.2.3材料的表征方法................57-583.3固相法制备的LiNb_3O_8结构与电................58-613.4高能球磨制备的LiNb_3O_8结构与.....

7、...........能61-683.5纳米LiNb_3O_8材料的结构、性能以................68-733.6本章小结................73-74第4章新型储能电池材料Na_3V_2(PO_4................74-1094.1引言................74-754.2材料的制备和表征方法................75-774.2.1材料的制备................75-764.2.2材料的表征方法................76-774.3材料的制备和表征方法...

8、.............77-964.4Na_3V_2(PO_4)_3储钠机理研究................96-1074.4.1材料的XRD研究.....