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    毕业论文1

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    毕业论文1

    极材料的合成及电化学性能研究 郭莹莹 摘要 随着 信息技术的发展与科技的不断 进步, 对锂离子电池的高能量密度、长循环寿命和高安全性方面的要求也不断提高 。 而 未来很有前景的一种锂离子电池负极材料。但纯 其他材料进行化合或者形成复合可以减缓这种趋势,提高循环稳定性能,但同时也会降低其循环可逆容量。制备方法的选择对 此, 本文 重点介绍了 发展现状 、 结构 、改性方法及其制 备方法等方面进行了综述,并对 关键词 锂离子电池 ; 负极材料 ; 锡 ; 二氧化锡 1. 锂离子电池的发展概况 作为可以持续充放电的二次电池, 锂离子电池主要 通过 正 、 负 两 极之间 的来回穿梭实现电池的充放电 [1]。在充电 时 , 锂离子会发生嵌入反应,即 电极的 正极 材料中 脱嵌 出来 , 在穿过 电解质 之 后 嵌入负极 材料 , 致使 负极处于富锂 的 状态 。而放电时又会产生嵌入的反向移动,即锂离子从负极材料中脱嵌出来,进入到正极材料,而使负极处于贫锂状态。由于以上原因, 一般 电池 的负极多 采用含锂的材料作为电极 ,而正极则通常采用可以可逆脱嵌锂的材料 。锂离子电池 具有 能量密度 大 ,输出电压高 的特点,且其与传统电池相比,在放置时的 自放电 较 小, 月平均放电量不足整体容量的 2[2]。 此外,锂离子电池 没有 传统蓄电池的 记忆效应。 锂离子电池的 工作温度范围 也较 宽 ,一般在 0℃ 之间 [3]。锂离子电池还因其使用寿 命长 、 大电流下 充放电 稳定 、 库伦 效率高 、 输出功率大 、不含 有毒有害物质 等优点 ,被称为绿色 高能 电池。 回顾 电池的发展历史, 目 前世界电池工业 主要有 三 方面特征 一是绿色环保电池 已成为发展的重点 , 如在酸铅电池基础上发展的新型 锂离子蓄电池 及 氢镍类可充放电 电池等 。 二是 不可逆充放电 电池向 二次 电池转化, 更加注重 可持续发展 。 三是电池 不断 向 小巧 、轻 薄 的 方向 延伸 。在 目前已经 商品化的可充 电二次 电池中,锂离子电池 相比其他电池具有更高的 比能量, 而在以 聚合物 为电解质和隔膜的 锂离子电池 使 可充 二次 电池 制备成 薄 纸形状成为可能 。 [4]正 是由于 锂离子电池 具有较高的 体积和质量能量 比 , 不仅能够实现电池循环利用,而且其中包含的材料大多不具 污染 性 , 符合 当前电池 的发展要求和趋势 ,因此 各国均给予了重视 。随着 电 子和 信息市场的 快速 发展, 日常生活中 移动电话 、 笔记本电脑 甚至电动汽车已实现上商品化,并已成为现实生活中不可缺少的一部分 , 这为 锂离子电池 的进一步发展 带来了 重要动机 [5]。而 其中以 聚 合物 作为电解液和隔膜的 锂离子电池以其独特 的安全性能 , 有望逐渐代替目前的 液体电解质锂离子电池,而成为 21世纪的 主流 电池 之一 , 具有诱人的 发展前景。 2. 锂离子电池的结构和工作原理 所谓锂离子电池是指 电池的正负两极均可以可逆的脱出 /嵌入锂离子,并以此为原理实现电池的持续循环 。 鉴于 这种 电池是依托 锂离子在 两 极之间的 来回移动 来完成电池充放电工作的, 人们将这种 机理的锂离子电池形象地称为 “摇椅式电池 ”, 即 俗称 的 “锂电 ”[6]。 正极反应1     1负极反应     电池反应1       11( 1)电池 处于放 电 状态 ,锂离子从 负 极中 脱出 ,嵌入 到正极之中 , 而处于 放电时过程相反 。这就 要求电池 电极在组装前处于 富 锂状态, 为了获得更高的电池电位, 一般 要求 相对 锂 超过 3V 且 能够 稳定 存 在 于 空气中的 可 嵌锂过渡金属氧化物 作为 正极, 常用的正极材料有 [7]。 ( 2) 电池 负极材料的选择 ,其 电位 首先要满足低的嵌锂电位,尽可能与 锂电位 一致,且为可逆脱嵌锂 的化合物,如各 类 碳 素 材料包括碳纤维、天然石墨 、nts

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