《MnO2与TiO2应用于锂离子电池负极材料的研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《MnO2与TiO2应用于锂离子电池负极材料的研究（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、武汉科技大学本科毕业论文摘 要锂离子电池已经成为现代电子设备和移动终端的能源核心，在全球能源消费市场中所占的比率不断增长。但是，随着锂离子电池在电动汽车、智能移动设备和大功率电器、电网储能领域的发展，人们对商业化的锂离子电池在比容量和循环稳定性、高倍率性能方面提出了更高的要求。其中，过渡金属氧化物负极材料是一种新的高比容量材料，由于锂转化反应加快，同时也有良好的储锂性能，经过材料优化和结构升级，可尝试用作锂离子电池的负极材料。MnO2具有较高的理论比容量（1233 mAhg-1），但是在放电过程中容易粉化，而TiO2具有充放电循环稳定性好的优点。因此，我们使用 MnO2/TiO2作为锂离子电池
2、的负极材料，并通过其电化学测试研究了储锂性能。X 射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和元素分析结果表明所制备的材料为 MnO2/TiO2的复合材料。电化学测试结果表明，在 100mAg-1的电流密度下，TiO2的首次放电比容量为 106.7 mAhg-1，而 MnO2/TiO2复合材料的首次放电比容量提高到了 740.7 mAhg-1；100 次循环后 MnO2/TiO2复合材料的放电比容量仅为 38.7 mAhg-1，比纯 TiO2的 48.1 mAhg-1还低，说明在充放电过程中 MnO2还是发生了明显的粉化，二氧化钛的结构稳定作用不太明显。倍率性能结果表示，1000 m
3、Ag-1的高电流密度下可以获得的放电容量是在 100 mAg-1的低电流密度下放电容量的 5.2%，表明制备的 MnO2/TiO2 材料结构在大电流密度下结构破坏更加迅速。MnO2/TiO2的复合材料能够提高其储锂比容量，但是循环稳定性和倍率性能并没有得到提升，需要进一步研究。关键词：锂离子电池；负极材料；MnO2/TiO2武汉科技大学本科毕业论文IAbstractLithium-ion batteries have become the core of modern electronic equipment and mobile terminals, and the market share
4、 in the global energy consumption is growing. However, with the development of lithium-ion batteries in the field of electric vehicles, intelligent mobile devices, high-power electrical appliances and power grid energy storage, the higher specific capacity and cycle stability and rate performance ar
5、e requested. Among them, the transition metal oxide anode material is a new high specific capacity material, because of the rapid lithium conversion reaction and good lithium storage performance. Through material optimization and structural upgrading, the transition metal oxide can be used as a lith
6、ium ion battery anode material.MnO2 has a high theoretical specific capacity (1233 mAh/g), but it is easy to pulverize during the charge/discharge process. However, TiO2 has the advantages of good stability of charge and discharge cycle. Therefore, we use MnO2/TiO2 as the anode material of lithium i
7、on battery, and the electrochemical performance of lithium storage has been studied.X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and elemental analysis show that the prepared materials were MnO2/TiO2 composites. The electrochemical test results show that the first dischar
8、ge capacity of TiO2 is 106.7 mAh/g at the current density of 100 mA/g, and the first discharge capacity of MnO2/TiO2 composites is increased to 740.7 mAh/g. The discharge capacity of MnO2/TiO2 composite is only 38.7 mAh/g after 100 cycles, which is lower than that of pure TiO2 (48.1 mAh/g). The resu
9、lts indicate that MnO2 is obviously pulverized during charging and discharging process and the structural stability effect of titanium dioxide is not obvious. The results of rate performance show that the discharge capacity at 1000 mA/g is 5.2% of that under the low current density of 100 mA/g, indi
10、cating that the prepared MnO2/TiO2 material has a obvious structure damage at high 武汉科技大学本科毕业论文IIcurrent density.MnO2/TiO2 composite material can improve the specific capacity of the lithium storage capacity, but the cycle stability and magnification performance have not been improved, which need fu
11、rther study.Key words：Lithium-ion batteries；Anode material；MnO2/TiO2 武汉科技大学本科毕业论文III目 录1 文献综述 .11.1 锂离子电池的应用与发展 .11.1.1 电力电网储能领域 .11.1.2 消费电子和移动终端领域 .11.1.3 运载工具的动力领域 .11.2 商业化锂离子电池目前面临的问题 .21.3 国内外研究进展 .21.3.1 负极将是能量密度提升的关键 .21.3.2 有机物包覆过渡金属氧化物电极材料 .31.3.3 以 TiO2为骨架结构混合其它过渡金属氧化物作为电极材料.31.4 本课题研究内容 .42 实验部分 .42.1 实验仪器 .42.2 实验药品 .52.3 实验步骤 .62.3.1 电极材料的制备 .62.3.2 材料的表征 .72.3.3 锂离子电池的组装 .72.3.4 样品的电化学性能测试 .73 结果与讨论 .83.1 材料的表征 .83.1.1 样品的 X 射线衍射分析 .83.1.2 样品的红外谱图分析 .83.1.3 样品的元素分析 .93.2 材料的电化学性能测试 .103.2.1 恒电流充放电曲线 .103.2.2 100 次循环充放电曲线.123.2.3 不同电流密度下充放电测试 .144 结论 .15参考文献 .17致谢 .
