1. 毕业设计(论文)主要内容:
锂离子电池是最新一代的二次电池,能量密度高、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应、无污染等优点,使其一诞生,就在较短的时间内获得迅猛发展。商品化锂离子电池大多采用的LiCoO2/C系锂离子电池体系,但该体系受电极理论储锂容量低的限制(如石墨负极,其理论比容量仅为 372 mAh/g)不能满足高容量二次电池的需求,而单纯靠提高电池制备工艺很难在容量方面取得突破性进展,因此,高比容量锂离子电池电极材料成为人们研究的焦点。
硅的理论比容量为 4200 mAh/g,远远高于传统的石墨负极材料,并且硅的储量丰富,价格低廉,是最具发展前景的锂离子电池负极材料之一。并且硅的电压平台略高于石墨,在充电时难引起表面析锂,安全性能更好,因而受到人们的广泛关注。
但是,硅作为锂离子电池负极材料也有缺点。首先,硅是半导体材料,自身的电导率较低。其次,在电化学循环过程中,锂离子的嵌入和脱出会使材料体积发生300%以上的膨胀与收缩,产生的机械作用力会使材料逐渐粉化,造成结构坍塌,最终导致电极活性物质与集流体脱离,丧失电接触,导致电池循环性能大大降低。此外,由于这种体积效应,硅在电解液中难以形成稳定的固体电解质界面(SEI)膜。伴随着电极结构的破坏,在暴露出的硅表面不断形成新的SEI膜,加剧了硅的腐蚀和容量衰减。
2. 毕业设计(论文)主要任务及要求
1.查阅不少于15篇的参考文献(其中近5年英文文献不少于3篇),完成开题报告;
2.掌握Si/C复合材料的制备,结构与性能的表征方法;
3.掌握Si/C复合材料作为锂硅电池负极材料电化学性能的测试;
3. 毕业设计(论文)完成任务的计划与安排
第1-3周:查阅相关文献资料,明确研究内容,了解研究所需的实验原料的基本性质和实验仪器的使用方法。确定实验方案,完成开题报告;翻译英文文献。
第4-8周:根据实验方案,进行实验。
第9-11周:适当的改善实验条件确定出最佳制备方案。
4. 主要参考文献
[1] Ma D, Cao Z, Hu A. Si-Based Anode Materials for Li-Ion Batteries:A Mini Review[J]. 纳微快报(英文版), 2014, 6(4):347-358.[2] 吴雪艳,王开学,陈接胜. 多孔碳材料的制备[J]. 化学进展. 2012.24.262-274.
[3] Lee J, Kim J, Lee Y, Yoon S, Oh SM, Hyeon T. Simple Synthesis of Uniform Mesoporous Carbons with Diverse Structures from Mesostructured Polymer/Silica Nanocomposites[J].Chemistry of Materials. 2004, 16(17): 3323-3330.
[4] Kim J, Lee J, Hyeon T. Direct synthesis of uniform mesoporous carbons from the carbonization of as-synthesized silica/triblock copolymer nanocomposites[J]. Carbon. 2004, 42(12-13): 2711-2719.
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