锂离子电池硅基负极纳米材料设计与性能研究

摘要

随着化石等非再生能源枯竭、新能源汽车的兴起，商业化的锂离子电池已经广泛应用于日常生活中的各个方面，现在我们探索锂离子电池的重点在于研究结构稳定、循环寿命长、对环境污染小。而硅基材料在研究电池负极材料中具有最高的理论比容量、对环境污染小、在地球上大量存在，被认为是最有前途的锂离子电池材料之一。然而，它仍然存在一个明显的缺点，由于在充放电过程中体积膨胀，限制了其商业化进程，在实际应用中获得良好的性能仍然是一个巨大的挑战。通过简单的方法合成了番荔枝状Si@mNOC多孔复合材料，其内部空间可以适应硅在充放电过程中的体积膨胀问题，外面的的碳壳可提高电导率并且可以阻止SEI膜的破裂，极大地提高了硅基材料的电化学性能，表现出长循环寿命。同时，我们通过硅纳米颗粒外面包覆一层盐酸多巴胺，在催化剂乙酸钴的催化作用下，通过高温煅烧，形成氮掺杂碳包覆的硅多孔纳米复合材料。

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 锂离子电池的研究现状

1．2．1 锂离子电池工作原理

1．2．2 锂离子电池负极材料

1．3 硅基负极材料的研究现状

1．3．1 硅颗粒

1．3．2 二氧化硅

1．3．3 硅／碳材料

1．4 本论文选题背景和研究内容

第二章 实验药品与仪器

2．1 实验药品

2．1．1 实验试剂

2．2 实验仪器

2．3 材料表征仪器

第三章 Si／C多孔分等级结构负极材料的制备以及性能研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．2 Si@mNOC的制备

3．2．3 Si@mNOC的电池组装与性能测试

3．2．4 Si@mNOC的材料结构表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 Si@mNOC复合材料的合成及表征

3．3．2 Si@mNOC合成条件的控制及影响

3．3．3 Si@mNOC的电池循环性能的表征

3．4 本章小结

第四章 s i@PDA复合材料的结构探究和材料表征

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 Si@PDA复合材料的制备

4．2．2 Si@PDA在乙酸钴催化剂处理下的材料制备

4．2．3 材料的电池组装与测试

4．2．4 材料的结构探究

4．3 结果与讨论

4．3．1 Si@PDA在乙酸钴催化剂处理材料的结果与表征

4．3．2 Si@PDA在乙酸钴催化剂处理材料性能测试

4．4 本章小节

第五章 结论

5．2 Si@PDA复合材料的制备及性能研究

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况