Al与Al基金属间化合物作为锂离子二次电池负极材料的研究

摘要

为了寻求更好的新型非碳材料作为锂离子二次电池负极材料，本论文采用Al极片和高温真空熔炼制备的Al基金属间化合物(Al-Y，Al-Cu)作为负极材料，利用X射线衍射法、扫描电镜、微电极循环伏安法、恒电流充放电测试及交流阻抗测试等，研究了材料的结构、脱嵌锂机理和电化学性能，主要结论如下： 1．采用Al极片作为锂离子二次电池的负极材料在循环中表现出较好的综合性能，容量可到达400mAh／g，高于石墨理论容量。在充放电循环过程中，Al与Li的反应基本上生成的是AlLi合金，随着反应的深入，生成少量Al<,4>Li<,9>。在控制电化学测试条件上，对于Al极片先采用小电流充电使其活化，再改用大电流充放电可得到较大的比容量性能。 2．实验制得的Al-Y试样在0.5V电压左右出现尖锐的氧化峰，而还原峰电位为0.3V左右，氧化／还原峰电位差为0.2V左右，表明其极化较小。Al-Y试样的容量可达到500mAh／g，超过石墨的理论容量，但容量首次循环后衰减很大，合金物质在充放电循环中体积变化依然很大程度导致负极中材料颗粒破碎、脱落，从而引起参加电化学反应的有效活性物质的质量的减少，导致可逆容量下降。其循环性能仍有待于进一步提高。 3．制备的Al-Cu试样氧化峰电位为0.5V左右，还原峰电位为0.1V左右。循环伏安曲线重合度较好，显示具有一定的电化学性能。Al-Cu在恒电流循环测试中，显示容量可达到500mAh／g。十次循环后，其循环效率较高，显示其作为替代石墨负极材料的巨大潜力。 4．通过交流阻抗测试，初步估算了Al极片在充放电过程中的Li扩散系数的数量级为10-<'10>～10<'-13>cm<'2>／s之间。

目录

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摘要

第一章文献综述

第二章材料制备及研究方法

第三章金属Al作为锂离子二次电池负极材料的研究

第四章Al-Y电化学吸放锂特性研究

第五章Al-Cu电化学吸放锂特性研究

第六章结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要的研究成果