2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、鋰離子電池由于其具有能量密度大、電壓高、自放電小、比容量大、循環(huán)壽命長、無記憶效應、環(huán)境無污染等特點,而被廣泛應用于便攜式電器和電動汽車等。鋰離子二次電池的蓄電能力在很大程度上取決于電極材料的選取,尤其是負極材料的選取。目前商品化鋰離子電池負極材料大多采用各種碳材料,如石墨、焦炭等。相對于金屬鋰而言,盡管碳材料在安全性能、循環(huán)性能等方面有了很大改進,但由于碳材料的嵌鋰電位接近于金屬鋰,在電池過充電時,仍然會有部分鋰離子在負極表面沉積而形

2、成鋰枝晶,存在安全隱患。另一方面,由于碳材料在首次充放電時,會形成固體電解質(zhì)中間相(Solid Electrolyte Interface Film,簡稱SEI膜),導致較大不可逆容量損失,而且SEI膜的產(chǎn)生增加了電極/電解液界面阻抗,不利于Li+的可逆嵌入和脫出。
   現(xiàn)有的商業(yè)負極材料已達到了性能的極限,并且現(xiàn)有的碳負極材料存在的缺點和不足,新材料技術的突破成為新一代可充電鋰離子電池研制的迫切任務。尋找安全性能好、比容量更

3、高、循環(huán)壽命更長的新型負極材料,已成為鋰離子電池研究的焦點。錫基材料,如Zn2SnO4、ZnSnO3、CaSnO3、Ca2SnO4和Mg2SnO4等,在相對廉價和不污染環(huán)境的基礎上,具有不同形貌和晶體結構的鐵的二元和三元氧化物,如:納米顆粒的Fe2O3、Fe3O4、FePO4、ZnFe2O4和CoFe2O4等,作為鋰離子電池負極材料得到了廣泛研究。其中Zn2SnO4和ZnFe2O4由于具有較高的理論比容量、價格低廉、無毒等優(yōu)點,而備受青

4、睞。Zn2SnO4和ZnFe2O4的嵌鋰電位約為0.8 V和1.0V(vs.Li+/Li),可與4 V級正極材料組成電壓為2~2.5 V的鋰離子電池,其電壓平臺高于碳電極,可以避免金屬鋰的析出而提高安全性能。
   近年來,Zn2SnO4和ZnFe2O4作為電化學鋰離子嵌入材料,大的比表面積有利于充放電過程中體積的變化,可以大大減少Li+的擴散深度,更有利于Li+進行可逆嵌入和脫出,更好地釋放鋰嵌入和脫出過程中的應力,提高循環(huán)壽

5、命,而更高的電極/電解液接觸面積則提高了充放電速率。反尖晶石結構的Zn2SnO4和尖晶石結構的ZnFe2O4電極材料,與傳統(tǒng)的負極材料相比,擁有更優(yōu)異的電化學性能。由于其制備方法簡單,擁有更高的比表面積,可以提高更多的嵌鋰位置,是一種極具應用前景的鋰離子電池負極材料。
   本文在本實驗室制備用低溫固相反應法制備出了反尖晶石結構的Zn2SnO4和尖晶石結構的ZnFe2O4,圍繞Zn2SnO4和ZnFe2O4電極的制備及其嵌鋰電化

6、學性能主要進行了以下幾個方面的工作:
   1.采用低溫固相反應法制備出了反尖晶石結構的Zn2SnO4和尖晶石結構的ZnFe2O4,尋找出適宜的固相反應溫度和時間,并對它們在不同熱處理溫度下產(chǎn)物形貌變化和結晶相轉變進行了研究。結果表明,比較適宜的固相反應時間分別為3小時和6小時,形成的Zn2SnO4在800℃、900℃熱處理時,仍具有較好的熱穩(wěn)定性,保持其形貌不變,800℃熱處理時制得的反尖晶石結構的Zn2SnO4的電化學容量要

7、大于900℃制得樣品的容量。形成的ZnFe2O4在900℃熱處理時的充放電性能最好。
   2.研究了水熱法制備的ZnFe2O4的電化學性能,實驗結果表明,此蜂窩狀結構的ZnFe2O4表現(xiàn)出與以往報道的ZnFe2O4材料相比具有更大的充放電容量,更好的高倍率充放電特性和循環(huán)穩(wěn)定性。但是仍有較大的首次充放電不可逆容量。
   3.對用水熱法制備的ZnFe2O4和固相法制備的ZnFe2O4嵌鋰電化學性能進行分析比較。電化學性

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