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金属硅储锂性能的研究_张瑞.caj

本文主要研究锂离子电池硅负极材料,通过对纯硅储锂理论的分析,提出利用金属硅(工业硅粉)作为锂离子电池负极材料。以高能球磨法(机械合金化法)为制备方法,对金属硅进行机械合金化,并且对对金属硅进行乙炔黑掺杂、石墨掺杂、钛掺杂之后进行机械合金化复合,利用X射线衍射分析仪、扫描电镜、激光粒度分析仪对材料的晶体结构、表面形貌及粒度的分析,采用新威尔电池测试系统对材料进行充放电循环性能的测试,采用上海辰华CHI660电化学工作站进行储锂动力学分析,综合以上对金属硅做锂离子电池负极材料进行改性研究,为硅材料做锂离子电池负极材料的工业应用做准备。 通过对原始的纯硅粉和原始金属硅粉的理论分析和实验都能证明,金属硅比纯硅充放电循环性能和电化学性能要好。对于未掺杂任何成分的金属硅进行机械球磨,在某一时间段内粒径变化速率最大,超过这一时间段,材料的粒径变化速率急剧变小,材料的球磨过程中,出现了一定程度的非晶化,但不是完全非晶,而且材料出现了团聚现象,球磨对材料的循环性能有一定的改善。 对金属硅/乙炔黑体系和金属硅/石墨体系机械合金化复合得出,两者机械球磨过程中产生了SiC和Si_3C_5,且掺杂乙炔黑或者石墨越多、球磨时间时间越长,SiC和Si3C5的衍射峰强度越大,材料的充放电容量有所减小,但是材料的循环性能有所增加,掺杂8%石墨的金属硅/石墨体系的循环性能更好一些,是因为石墨本身具有372mAh/g的理论比容量,并且石墨的循环性能很好。 金属硅/钛体系的实验结果,随着掺杂比例的增加,充放电容量减小,循环性能增加,但是当增加到一定程度以后,再增加金属钛,材料的循环性能不会有很大程度的改善,但材料的容量减小,在既要保证容量又要保证循环寿命的情况下,可以选择合适的钛掺杂比例。


作者:张瑞
学位授予单位:天津理工大学,
授予学位:硕士
学科专业:材料物理与化学
导师姓名:姜训勇
学位年度:2013
语种:中文
分类号:TN304.12,TM912.9
在线出版日期:2013年06月19日

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