锂离子电容器及其脱%2f嵌锂材料性能的研究

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1、fPreparationandCharacterizationofLithium—ionCapacitorOff／EmbeddedLithiumMaterialByYiChuyuB．E．(HunanUniversityofTechnology)2012AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringInMaterialsScienceandEngineeringintheGraduateschoolofHunanUniver

2、sitySupervisorProfessorLiuHongboandSeniorEngineerHechihuanMay,2012湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：男赴刍It期：久纽年f·月g日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学

3、校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在一年解密后适用本授权书。2、不保密团。(请在以上相应方框内打“√")作者签名：易趋刍导师签名：{孔忙沂≮唆妈浚．日期：≥，f2．-年l口月矿日日期：hl≥年lO月扩日锂离子电容器及其脱，嵌锂材料的性能研究摘要锂离子电容器作为一种新型的电化学电容器，具有比锂离子电池更高的功率密度和比双电层电容器更高的能量密度，是动力汽车的

4、最佳储能装置之一。其脱／嵌锂电极材料的性能直接影响着电容器的倍率性能和循环性能，本课题以锂离子电容器用脱／嵌锂电极材料为研究对象，期望通过脱／嵌锂电极材料的改性处理得到储能高、循环性能优良、倍率性能好的锂离子电容器。本文研究了不同体系的锂离子电容器及其脱／嵌锂电极材料一一石墨、钛酸锂(Li4Ti5012)和锰酸锂(LiMn204)，采用SEM、XRD等手段分析了不同电极材料的结构和性质。考察了扩层处理对球形石墨微观形貌和电化学性能的影响及以不同扩层石墨作负极的AC／石墨锂离子电容器的直流充／放电、循环伏安和交流阻抗等电化学性能；采用不同质量比的中间

5、相沥青对Li4Ti5012进行炭包覆改性，考察了炭包覆Li4Ti5012的微观形貌和电化学性能，探讨了以不同炭包覆量的Li4Ti5012作负极的AC／Li4Ti5012锂离子电容器的电化学性能；以不同混合比的LiMn204和AC的混合物作正极组装LiMn204．AC／AC锂离子电容器，研究LiMn204含量对电容器电化学性能的影响。首先分析了吸脱附材料活性炭的基本性能，发现其是由大于10lxm的大颗粒和11．tm左右的“碎片”组成，放电质量比容量约为140F／g；再分别以浓硫酸和冰醋酸为插层剂对球形石墨进行扩层处理，改变了石墨的表面形貌和层间距。通

6、过考察以活性炭作正极、扩层改性石墨作负极的AC／石墨锂离子电容器的电化学性能，发现以浓硫酸扩层石墨作负极的AC／石墨锂离子电容器的大电流充／放电性能较优，而冰醋酸扩层石墨作负极的电容器循环性能较优；AC／石墨锂离子电容器在工作时同时发生AC正极的非法拉第过程和石墨负极的法拉第过程；扩层处理能减少AC／石墨锂离子电容器的内阻，其中冰醋酸扩层石墨作负极的电容器的内阻最小。以中间相沥青为碳源对Li4Ti5012进行炭包覆改性。发现Li4Ti5012／C的表面均匀地包覆了一层无定形炭，但并没有改变Li4Ti5012的晶体结构。随着炭包覆量的增加Li4Ti5

7、012／C的放电比容量呈先增大后减小的趋势，其中含炭质量比为5％所得的Li4Ti5012／C复合材料产物电化学性能最优；以AC为正极、Li4Ti5012或炭包覆量不同的Li4Ti5012／C为负极组装锂离子电容器，发现以炭包覆量为5％的Li4Ti5012／C为负极的AC／Li4Ti5012锂离子电容器的比容量和倍率性能较优；AC／Li4Ti5012锂离子电容器中发生的氧化还原反应和在半电池体系中一致；随着炭包覆量的增加AC／Li4TisOl2锂离子电容器的内阻呈先减小后增大的趋势。II硕士学位论文^以不同混合比的LiMn204-AC为正极，AC为负

8、极组装LiMn204．AC／AC锂离子电容器，发现当m(LiMn204)：m(AC)=l：l时锂离子电容器的倍率性能和循环