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作者：彭娜宁波大学

学位级别：硕士

不断增长的储能需求引起了人们对锂离子电池研究的极大兴趣。在众多储能体系中,锂离子电池是最有前途的系统之一,其可以有效地传递能量,减轻重量并减少环境危害。已有的以石墨为负极的锂离子电池已经广泛用于移动应用中。然而,开发具有... 详细信息

不断增长的储能需求引起了人们对锂离子电池研究的极大兴趣。在众多储能体系中,锂离子电池是最有前途的系统之一,其可以有效地传递能量,减轻重量并减少环境危害。已有的以石墨为负极的锂离子电池已经广泛用于移动应用中。然而,开发具有更大比容量和更高功率密度的锂离子电池以用于移动设备,混合动力汽车(HEV)和插电式混合动力汽车(PHEV)中,仍然是紧迫而重要的。近年来,由于混合二元过渡金属氧化物具有比单组分金属氧化物更高的电化学性能和更强的电导率,引起了世界范围内的广泛关注。特别是金属钼酸盐(MMoO,M=Sr,Zn,Co,Mn,Ba,Mg,Cu,Ni,Pb,Sn,Ca,Cd等)是被广泛应用于储能设备的重要系列无机材料之一。钼可以接受从0到+6的氧化态被认为是有希望的负极元素之一。与钼酸盐相似,含有类似的聚阴离子基团(WO)的钨酸盐也应该表现出与(Mo O)类似的强氧化还原活性。因此本文对LiY(MoO)和LiY(WO)展开了深入细致的研究,采用传统的固相法和静电纺丝技术分别合成了锂离子电池负极材料LiY(WO)和LiY(MoO),并通过分析其电化学性能来探究形貌对电化学性能的影响,此外对这两种负极材料的储锂机制进行了详细的研究分析。具体内容如下:首先,因为钼具有比钨更轻的原子质量,所以用钼代替钨可以提供更高的理论容量。因此,采用简单的静电纺丝法制备了一种新型零应变负极材料LiY(MoO)纳米管,它显示了优异的倍率性能和循环性能。经过580次循环后,LiY(MoO)纳米管的容量保持率高达94%,而用固相法合成的块体LiY(MoO)容量保持率仅有30%。这种性能的改善可归因于纳米管的中空结构。更重要的是,首次利用原位X射线衍射(XRD)技术探索了LiY(MoO)纳米管的锂离子嵌入/脱出机理。可以得出结论,锂离子最初通过Mo-O四面体建造的隧道占据了空闲的8c位置来存储能量。随着反复的锂化作用,Y(Li)O多面体逐渐变形。Y(Li)O多面体的变形不仅可以减轻锂离子嵌入引起的体积膨胀,而且也诱导8d位点被打开,允许更多的锂离子被嵌入。此外,原位XRD和非原位透射电子显微镜(TEM)研究表明,LiY(MoO)纳米管具有优异的结构稳定性,在充放电过程中LiY(MoO)纳米管的最大体积膨胀率仅为0.53%,说明LiY(MoO)纳米管与LiTiO一样是一种零应变插入材料。这些优点表明,LiY(MoO)纳米管是理想的负极材料。其次,我们都知道材料纳米化对电化学性能有着很大的影响,因此我们也通过简单的静电纺丝技术制备了LiY(WO)纳米管。这种新型负极材料具有良好的电化学性能。LiY(WO)纳米管在156次循环后的容量损耗为6.9%,而体块LiY(WO)的容量损耗高于55.0%。即使经过600个长循环,纳米管的容量损失也只有9%。可以看出,具有粗糙的表面和多孔形貌的空心结构有助于改善电化学性能。此外,首次应用原位XRD方法研究了锂离子在LiY(WO)纳米管中的嵌入/脱出机理。可以认为这是一个不对称的两相反应。放电过程中原位XRD可以明显看出LiY(WO)到LiY(WO)的相变。而在相反的充电过程中出现中间相LiY(WO)。此外,原位XRD还表明,LiY(WO)纳米管具有很好的电化学可逆性。以上结果表明该材料有望成为锂离子电池负极候选材料。

关键词：锂电池负极材料 LiY(MoO4)2 LiY(WO4)2

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溶剂热法合成锂电池负极材料纳米SnS2及电化学性能

溶剂热法合成锂电池负极材料纳米SnS2及电化学性能

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作者：张娟兰州理工大学

学位级别：硕士

近年来,大能量密度的非碳负极材料是锂离子电池负极材料研究的主流方向,锡基材料作为锂离子电池负极材料时具有较高的理论比容量,引起研究人员的广泛关注并成为较有前景的可替代碳材料的负极材料。在该类材料中,二硫化锡(SnS)的储锂性... 详细信息

近年来,大能量密度的非碳负极材料是锂离子电池负极材料研究的主流方向,锡基材料作为锂离子电池负极材料时具有较高的理论比容量,引起研究人员的广泛关注并成为较有前景的可替代碳材料的负极材料。在该类材料中,二硫化锡(SnS)的储锂性能优异,但是在充放电的过程中电极的体积变化较大,容易引起电极粉化,造成比容量大幅度的衰减。有研究表明:二硫化锡的储锂性能在很大程度上取决于纯度、形貌以及颗粒尺寸,目前主要通过将其纳米化、多级化或复合化的途径提高该材料的循环性能。本论文通过简单的溶剂热法/水热法可控合成形貌均一的二硫化锡三维多级纳米结构和二维六角形纳米片,对其进行改性和优化,以改善SnS做锂电池负极材料时的循环性能。总结全文工作,主要有以下几个方面的内容:(1)以氯化亚锡(SnCl﹒2HO)、硫代乙酰胺(TAA)和无水乙醇为原料,合成三维花型多级SnS纳米结构。XRD图谱表明,SnS花型多级纳米结构为六方单相SnS;SEM和TEM照片显示SnS花型多级纳米结构为花瓣状纳米片自组装而成,其厚度约为20-30nm,花型结构直径约为8μm;HRTEM照片和相应的SAED谱表明,SnS的{100}晶面的晶面间距为0.31nm。本实验中,收集了不同保温时间的产物,通过测试成分、观察形貌,研究了花型SnS纳米结构形成的过程,提出了生长机理。此外,将保温时间为12h的产物制作样品电极,装配锂离子电池,测试其电化学性能,结果表明:首次放电比容量为1270.4m Ah g-1,首次可逆比容量为616.2m Ah g-1,循环20次以后,比容量为558.6m Ah g-1,可逆容量保持率为90.6%。(2)采用Triton X-100辅助溶剂热法合成了层状六方Cd I2型的三维花型SnS单相纳米结构,对保温时间为10h所制得的样品进行表面改性;XRD图谱表明,SnS的结晶度随Triton X-100的添加量增多先升高再降低,说明Triton X-100的添加量存在一个最佳值;通过观察SEM照片可知:表面活性剂Triton X-100在控制花型SnS的相结构和组织形貌中起着决定性的作用,且当其添加量为0.5 ml时,所得产物结晶度最好,花瓣状片层结构增多,花型结构饱满,形貌最佳。Triton X-100添加量为0.5ml时制备的花型纳米SnS作为锂离子电池负极材料,在充放电电压0.01-1.2V、电流密度为100m A g-1(0.15C)下,首次放电比容量可达1598m Ah g-1,首次可逆比容量为656m Ah g-1,循环50次以后,可逆比容量为572m Ah g-1,比容量保持率可达87.2%,与未添加Triton X-100的样品相比较,其循环稳定性和放电比容量均有所提高。(3)利用水热合成,以氯化亚锡(SnCl﹒2HO)、硫代乙酰胺(TAA)和去离子水为原料,在180℃条件下保温10h,制备出横向直径100-200nm、厚度约50nm的六角形SnS纳米片,XRD测试结果表明SnS为六方晶系。此外,通过研究基片的成分及形貌,提出了六角形SnS纳米片的生长机理:纳米晶体在生长的过程中,先在高压釜底部形成一层基体,之后依附在基体表面逐渐长大,产生“起球”效应,在基体的不同位置有凸起程度不同的“团球状纳米粒子”出现。表面张力作为生长驱动力促进了整个过程,随着“团球状纳米粒子”逐渐长大,体系内部的能量增加,在表面张力和降低体系能量的协同作用下,较大尺寸的球形粒子为了克服势垒而裂开,导致小片结构脱落,形成单个六角形纳米薄片。

关键词：锂电池负极材料溶剂热/水热法二硫化锡花型纳米结构电化学性能

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全球最大锂电池负极材料工厂在昆投产

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昆明日报

作者：缪亚平张皓禹

本报讯记者缪亚平实习生张皓禹报道 1月11日，云南杉杉新材料有限公司（以下简称“云南杉杉新材料”）在安宁产业园区草铺片区举行年产30万吨锂离子电池负极一体化基地投产仪式，标志着全球最大的锂电池负极材料一体化工厂正式投产。2... 详细信息

本报讯记者缪亚平实习生张皓禹报道 1月11日，云南杉杉新材料有限公司（以下简称“云南杉杉新材料”）在安宁产业园区草铺片区举行年产30万吨锂离子电池负极一体化基地投产仪式，标志着全球最大的锂电池负极材料一体化工厂正式投产。2022年4月27日，昆明市、滇中新区与上海......

关键词：新材料锂电池负极材料

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基于PLC和WinCC的锂电池负极材料生产过程应用

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工业控制计算机 2021年第7期34卷 38-39,42页

作者：李源熊波华自科技股份有限公司湖南长沙410000

针对锂电池负极材料生产过程的工艺特点及控制要求,开发了一套基于PLC和WinCC的工业过程监控系统。在对工艺流程介绍的基础上,给出了系统架构和应用方案,通过PLC的结构化编程实现了控制功能,采用WinCC组态软件实现了上位机监控管理。实... 详细信息

针对锂电池负极材料生产过程的工艺特点及控制要求,开发了一套基于PLC和WinCC的工业过程监控系统。在对工艺流程介绍的基础上,给出了系统架构和应用方案,通过PLC的结构化编程实现了控制功能,采用WinCC组态软件实现了上位机监控管理。实践表明,该系统实现了生产过程控制要求,运行稳定可靠,操作直观方便,取得了良好的生产过程应用效果。

关键词：锂电池负极材料 PLC WinCC 监控系统

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