锂离子二次电池碳原子线负极材料

摘要

该文以马铃薯淀粉为固态碳源制备碳原子线,利用TEM、HRTEM、IR、Raman、能量损失谱(EELS)等手段表征碳原子线的形貌、结构.该文首次将碳原子线用作锂离子二次电池的负极材料.通过循环伏安、充放电、库仑滴定、交流阻抗等方法,研究锂离子二次电池的碳原子线负极的电化学特性;研究锂离子在碳原子线内的嵌入/脱出机理;测定锂离子在碳原子线内的化学扩散系数D<,Li+>等动力学参数.为了进一步提高碳原子线电极的可逆容量,降低它的不可逆容量及改善其它性能,利用氧化处理、复合其它元素等手段改性碳原子线负极.碳原子线是以马铃薯淀粉为固体碳源,以铁系金属为催化剂,在500-800℃的管式炉中、Ar/H<,2>气流下反应而成.产物中的催化剂用HCl除去.由HRTEM观测得知,碳原子线是缠绕着的直径约为2A<'0>,接近一个碳原子直径(约1.54A<'0>)的均匀线状物.拉曼(Raman)及能量损失(EELS)谱表明,碳原子线具有sp杂化成键的结构特征.红外光谱表明,碳原子线中存在一定量的羟基(-OH)和羧基(-COOH).复合钴的碳原子线电极的首次放电比容量比未经任何处理的碳原子线电极有所下降,但其首次的充电比容量却比后者高出许多.另外,经多次循环后,复合钴的碳原子线电极无论是可逆比容量还是库仑效率都有了很大的提高.

目录

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摘要

Abstract

第一章绪论

1.1能源开发与锂离子二次电池

1.1.1锂离子电池简介

1.1.2锂离子二次电池的分类

1.1.3锂离子电池工作原理及基本特点

1.1.4锂离子二次电池的正极

1.1.5锂离子二次电池的负极

1.1.6锂离子二次电池的应用

1.2碳的同素异形体及碳炔

1.2.1碳炔的制备

1.2.2碳炔的性质、用途和发展前景

三我们的工作

参考文献

第二章锂离子二次电池碳负极材料的电化学研究方法

2.1碳材料嵌锂行为研究的电化学方法

2.1.1循环伏安法

2.1.2电化学阻抗法

2.1.3恒电流充放电法

2.2电池反应动力学参数的测定方法

2.2.1测量嵌入、脱嵌电极及反应动力学参数的方法

2.2.2利用恒电流间歇滴定法求算动力学参数

参考文献

第三章碳原子线的制备

3.1实验器材

3.1.1化学试剂

3.1.2实验仪器和软件

3.2碳原子线的制备

3.3碳原子线的表征

3.3.1形貌表征

3.3.2碳原子线的光谱表征

3.4本章小节

参考文献

第四章锂离子二次电池碳原子线负极

4.1实验器材

4.1.1化学试剂

4.1.2实验仪器和软件

4.1.3测试电极的组装

4.1.4电化学实验

4.2结果与讨论

4.2.1库仑滴定

4.2.2循环伏安实验

4.2.3循环充放电实验

4.2.4交流阻抗实验

4.3本章小节

参考文献

第五章碳原子线电极的改性

5.1实验部分

5.1.1化学试剂与材料

5.1.2实验仪器及其他部分

5.2表面处理

5.2.1氧化处理

5.3复合其他元素

5.3.1复合硼元素

5.3.2复合铁、钴元素

5.4本章小结

参考文献

硕士期间发表的论文

致谢