文档介绍：复旦大学
博士后士学位论文
微型锂离子电池薄膜电极材料的制备
姓名:王英
申请学位级别:博士后士
专业:物理化学
指导教师:秦启宗;郑企克
摘要诮荒甑墓ぷ髦校颐抢寐龀寮す獬粱姆椒ǎ捎貌煌陌胁牧希成功地制备了新型微型锂离子电池薄膜电极材料一氧化镍和氧化钴,这两种电√原机理是一致的,从而进一步证实了这一新的反应机理:匝趸鼙∧さ难芯随着锂离子电池在便携式电子设备等方面的广泛应用,微型锂离子电池薄膜电极材料的研究成为近来的研究热点之一。但是,通常已有的电极材料的制备主要采用溶液化学的方法,这种方法在制备全固态电池中存在着~定的缺陷,因此我们采用脉冲激光沉积的方法对微型锂离子电池薄膜电极材料的制备进行了研究。极材料表现了出色的电化学性质,其中氧化镍薄膜作为锂离子电池的阳极在玞的电流密度下循环沃笕匀槐3指遡盘~痝的比容量,这一结果优于以往文献报道的结果。通过蚗研究表明其电化学反应机理与传统的机理是不同的,而与等最新提出的过渡金属的氧化还表明,该薄膜在斗牡缌髅芏认卵沃蟊热萘靠纱锏皆痝,且稳定性较好。这些薄膜材料的特性明显优于块状材料,是很有前途的微型锂离子电池的电极材料。同时,为了改善氧化镍薄膜电极材料的电化学性质,对涂难趸∧さ缂ú牧系牡缁灾式辛搜芯浚徊礁善了氧化镍薄膜电极在较高放电速率下的循环性能。此外,为了制备全固态薄膜锂离子电池,我们对利用脉冲激光沉积法制备薄膜的条件进行了研究,并取得了初步的成果。关键词:脉冲激光沉积,薄膜电极材料,氧化镍,氧化钴、氧化镁、一一、、一,
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第一章概述锂离子电池的研究进展和图可以看到手机,便携式计算机市场对于锂离子电池的需求正在不断增电池随着电器的发展而发展。上世纪年代家庭的电气化,特别是半导体收音机的出现带动了干电池的发展。上世纪年代半导体的普及,促进了纸板电池的发展。上世纪年代计算机的出现,促进了电池的微型化。近年来,随着移动电话等产品的出现,体积小,能量密度高的锂离子电池逐渐走向商品化,成为电池研究的热点之一。锂离子电池是目前能量密度最高的化学电源。它适应当前手机,便携式计算机对电源轻和薄,容量大的要求。因而锂离子电池市场正在逐年扩大,并迅速地冲击原来其它二次电池的传统市场·俊M—长,锂离子电池所占的市场份额也在不断增长。并且在未来的世纪都有极其光明的市场前景。图手机电池需要量/年攀第一章概述
兰二兰堡堕前来看锂离子电池替代的障碍主要在价格和性能上,因此降低成本、提高性能表胱拥绯赜肽猓幽绯刂饕P怨慷员与镉镍和氢镍电池相比,锂离子电池的主要优点在于特点锂离子电池有以下优点工作电压高电压为o幽颓饽绯氐倍。积小、重量轻、比能量高。通常其重量为相同容量镉镍电池或氢镍电池的一半左右,而容量基本上是同等镉镍蓄电池的两倍;:踩愿撸无环境污染。它不含有镉、铅、汞这类有害物质,是一种洁净的“绿色”能源;藜且湫应,可随时反复充、放电使用。,只能放出额定容量的%。由于锂离子电池较传统的电池有着更多优点,因此近年发展较快。据估计,年日本锂离子电池的需求量将达到谥唬⒂型鸩饺〈跄绯亍H欢幽是锂离子电池发展的关键问题,而与之密切相关的电极材料就成为人们关注的焦点之一。攫寓千电池攥氢电池塥镶电池工作电压重量比能量痟体积比能量充放电寿命蝜自放电事【%/月电池窑量斋高温性赭优差一般低温性能记忆效应毛有荆环铊袼鉬元/苫电恐亓緾日轻重具有士充。§’谝籰,琌贒—】口】谝谝弧疍
.缂ú,导致电极的粉化失效,循环性能降低。同时,作为锂离子电池的电极材料有以下要求:哂懈叩娘胱忧度肴萘浚锂离子的嵌入脱嵌可逆性能好,并具有长的循环寿命;氲缃庵嗜芗料嗳菪好;踩阅芎茫无毒性,对环境保护无公害;试捶岣唬鄹竦土提高负极材料对锂离子的嵌入和脱出能力是目前提高锂离子电池容量的主要途径之一。早期人们主要采用金属锂作为负极材料,但由于金属锂易与典型的溶剂作用生成一层钝化膜,降低了电池的充电效率及循环寿命,同时在充放电过程中,锂电极表面易形成树枝状沉积,挤破电池阴阳极之间的隔膜,导致电池出现漏电、短路等问题,因此其利用率逐渐降低。目前,锂离子电池负极材料的研究主要集中在五个方面辖碳材料鹗粞趸金属氮化物渌牧稀锂合金合金类负极材料一般具有较高的比容量,同时由于其他金属的加入,有效地降