生物质碳材料制备及其在锂离子电池负极中的应用研究开题报告

 2021-08-08 12:08

全文总字数:1012字

1. 研究目的与意义

目的:将生物质作为碳源制备出高性能锂电池负极材料。

意义:锂电池的电极以及电解液的相关研究提高手机电脑等电子设备的续航能力以及电池的容量及充放电的效率。

2. 国内外研究现状分析

1、二氧化硅/木质素多孔碳复合材料作为锂离子电池负极材料。SiO2 /PLC 嵌锂容量得到大幅提升,在100 mA/g 小电流密度及5 A/g 大电流密度下的放电比容量分别为820 和235 mAh /g,具有良好的循环稳定性和较高的比容量和倍率性能。

2、碳纤维与α-Fe2O3复合材料作为锂离子电池的负极材料。α-Fe2O3的理论比容量远高于石墨材料,绿色的理论比容量远高于石墨材料,绿色环保,生产成本低,是高能量密度锂离子电池负极材料最有希望的替代材料之一。

3、碲纳米管在碳纤维布上生长,作为柔性全固态锂碲电池的阴极在安全储能和便携式电子设备中显示出有前景的应用。

4、由竹炭制成的3D多孔硅/ N掺杂碳复合材料作为锂离子电池的高性能阳极材料,通过简单的煅烧和镁热还原从BC中提取出3D多孔硅,Si @ N / C复合材料实现了可逆的比容量,出色的循环稳定性和高倍率性能。

3. 研究的基本内容与计划

1、内容:

(1)以木粉作为碳源制备碳材料,探讨其预处理对碳材料形貌并作为锂电池负极材料的性能影响,如球磨,酸(碱)处理等方式。

(2)结合实验室现有条件探索制备锂电池负极材料的工艺,以管式炉烧结作为工艺,将离子液体作为制备碳材料的助剂。

2、计划:

(1)2018.12-2019.2 完成相关文献的检索与阅读,并探索碳材料制备及其作为锂电池负极材料的工艺条件;

(2)2019.3 -2019.5 完成碳材料的制备及锂电池性能表征工作;

(3)2019.5-2019.6 完成论文的撰写、修改、数据补充及毕业答辩。

4. 研究创新点

1、碳前体(纤维素)石墨化温度很高,软碳要在2500℃以上的高温下才能石墨化,硬碳在2500℃以上也很难石墨化,本研究采用1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二氢盐对木粉改性,可使木粉在800℃左右便可以石墨化,大大降低了耗能。此外,用离子液体改性之后制得的样品作为锂离子电池的负极材料,有助于提升锂离子电池的电化学性能。

2、本实验采用的碳前体,直接来源于自然,不需要任何加工,用废木材进行实验研究,变废为宝,同时,也实现了对固体废弃物的处理,符合绿色协调可持续发展观。

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