鋰離子電池中磁性的可逆調控特性研究.pdf

1、隨著科學技術的迅猛發(fā)展，日常生活中對電子器件的需求日益增加，而傳統(tǒng)的電子器件尺寸、功能已經越來越不能滿足各行各業(yè)的發(fā)展。在電子器件微型化的進程越來越困難的同時，人們寄希望于研發(fā)出可以將電和磁融入在一起的多功能新材料，而多鐵材料的出現解決了電子器件遇到的瓶頸。具有鐵電層和鐵磁層的多鐵材料中可同時具有鐵電極化和鐵磁極化，并且電極化和磁極化之間的耦合作用使得通過電壓就可直接控制磁各向異性或磁化方向，這在想要低功耗和快速動態(tài)響應的新穎的自旋電子

2、器件、磁隨機存儲器、微波設備等領域具有很大的應用前景。
　　人工復合多鐵材料相較于單相多鐵材料在磁電耦合程度上更大，在材料選取上更為廣泛，因此受到了廣泛的研究。多鐵異質結的界面處序參量相互作用，可通過應變誘導、界面電荷調制和磁交換偏置的方式實現電對磁的調控。雖然人們對磁電耦合效應在多鐵異質結中的應用的研究工作取得很大的進展，但仍然存在著一些問題需要解決:塊體耦合材料的兩種相之間通常是通過燒結或者粘合劑粘結在一起的，在界面處會不可避

3、免的產生磁電耦合效應的損失;多鐵復合薄膜中不同的相之間可以在納米尺度上復合在一起，界面磁電耦合效應損失大大減少，但磁電耦合效應僅限于表面或界面處;在這種體系中磁電耦合效應多局限于低溫、高電場下。
　　為了增大磁電耦合的界面效應，Subho Dasgupta等人報道了利用插入式驅動型的電化學體系的電壓來調控磁性的研究。受到廣泛關注和研究的鋰離子電池是新型的綠色高能化學電源，其內在性能也向著多樣化發(fā)展。鋰離子電池具有容量高、循環(huán)性能好

4、、工作溫度范圍寬、壽命長、安全性能好等優(yōu)勢，廣泛應用在實際生活中。在鋰離子電池中Li+可以可逆的插入/脫出電極材料，若選用磁性材料作為電極材料，那么Li+在磁性材料中的可逆插入/脫出就可以改變材料結構中金屬離子的化合價和在結構中的重新分布，繼而使得材料的磁性發(fā)生變化。
　　本論文中，我們先選用了納米材料γ-Fe2O3在銅箔上制備成鋰離子電池電極膜，以金屬鋰片為對電極，制作了柱狀鋰離子電池。利用XRD圖譜、循環(huán)伏安測試和恒流充放電測

5、試確定了電池充放電的合適條件:電壓范圍1.1～3.5V，電流為100μA。用AGM對鋰離子電池進行非原位測試測得電對磁的調控程度為21.7％，用SQUID和恒流充放電測試對其進行原位測試測得磁響應信號的變化范圍為8％左右。我們又探索了一種新的納米材料MnFe2O4作為鋰離子電池的電極材料并制備了柱狀鋰離子電池，采用同樣的測試方法進行測量，非原位測試和原位測試分別測得Li+在電極材料中的插入/脫出引起的磁性變化的程度大約為12.6％和10