1. 研究目的与意义(文献综述)
锂离子电池因其具有能量密度高、循环性能好、自放电率低、环保无污染等优点成为当今世界应用和研究最广泛的二次电池之一。目前,锂离子电池已经成功应用于手机、笔记本等便携式电子设备,并逐步向航空航天、电动汽车、储能系统等诸多领域发展。新的应用对锂离子电池的比容量、倍率特性、循环寿命等性能提出了更高的要求。锂离子电池的性能在很大程度上取决于组成电池的正负极材料。
在负极材料方面,石墨是目前商业化锂离子电池最常用的负极材料。传统石墨负极材料的实际比容量已经十分接近其理论比容量372mah/g,进一步改性提高的空间已经非常有限,因而难以满足市场对高容量负极的需求。而以高比容量著称的合金负极材料(si、sn、sb等),si基、sn基氧化物材料以过渡金属氧化物材料(mno、fe3o4、cr2o3等),因其具有几倍于石墨负极的理论比容量,成为当今世界的研究热点。
在锂离子电池中,硅基负极材料的理论比容量为4200mah/g,嵌脱锂平台较适宜,是一种理想的锂离子电池用高容量负极材料。但是在充放电过程中,硅的体积变化达到300%以上,剧烈的体积变化所产生的内应力,容易导致电极粉化、剥落,影响循环稳定性。
2. 研究的基本内容与方案
2.1 基本内容(1)以纳米硅为负极的锂电池用粘结剂的制备和改性研究。以尼龙11为原料,制备以纳米硅为负极的锂电池用粘结剂。研究粘结剂在负极材料中的含量对电池性能的影响。
(2)以纳米硅为负极的锂电扣式池的组装以及相关电性能研究。以制备的粘结剂组装电池。主要研究粘结剂对电池负极材料结构稳定性和电池充放电循环性能的影响。
(3)以红外光谱分析、sem等测试方法对粘结剂对电池负极材料结构稳定进行表征。
3. 研究计划与安排
第1-3周:查阅相关文献,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. 参考文献(12篇以上)
[1] magasinski a, zdyrko b, kovalenko i, et al. toward efficient binders for li-ion battery si-based anodes: polyacrylic acid[j]. acs applied materials interfaces, 2010, 2(2):3004-10.
[2] zhenda l, nian l, hyun-wook l, et al. nonfilling carbon coating of porous silicon micrometer-sized particles for high-performance lithium battery anodes.[j]. acs nano, 2015, 9(3):2540-7.
[3] wu h, zheng g, liu n, et al. engineering empty space between si nanoparticles for lithium-ion battery anodes.[j]. nano letters, 2012, 12(2):904-9.
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