鋰離子電池有機(jī)負(fù)極材料堿土金屬對(duì)苯二甲酸鹽的研究.pdf

1、有機(jī)共軛羰基化合物因其具有理論比容量高、較高的放電電壓平臺(tái)（0.8 V vs. Li+/Li）、成本低、結(jié)構(gòu)多樣性、原料豐富、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)與當(dāng)今社會(huì)提出的可持續(xù)發(fā)展理念相吻合，已成為鋰離子電池電極材料的研究熱點(diǎn)。該類(lèi)電極材料在有機(jī)電解液中存在一定溶解度、導(dǎo)電性差等原因?qū)е缕浔堵市阅芘c循環(huán)性能差。本論文綜述了課題研究背景、鋰離子電池工作原理與特點(diǎn)、鋰離子電池電極材料的研究進(jìn)展、對(duì)苯二甲酸鹽的脫嵌鋰機(jī)制，研究了利用金屬陽(yáng)離子置換反應(yīng)將羰基

2、化合物轉(zhuǎn)變成具有晶體結(jié)構(gòu)的堿土金屬有機(jī)鹽，并根據(jù)其性能劣勢(shì)進(jìn)行了改性，主要內(nèi)容包括如下：
　?。?）以對(duì)苯二甲酸鋰的研究為基礎(chǔ)，利用陽(yáng)離子置換反應(yīng)制備了堿土金屬對(duì)苯二甲酸鹽：對(duì)苯二甲酸鈣、對(duì)苯二甲酸鍶、對(duì)苯二甲酸鋇，并對(duì)三種電極材料的性能進(jìn)行了研究，討論了同主族相鄰的三種金屬陽(yáng)離子(Ca2+, Sr2+, Ba2+)對(duì)電極材料的晶體結(jié)構(gòu)、微觀形貌、熱穩(wěn)定性、電解液中的穩(wěn)定性以及脫嵌鋰過(guò)程中表現(xiàn)出的電化學(xué)性能的影響，從而得到堿土金屬

3、陽(yáng)離子影響對(duì)苯二甲酸酸根陰離子的脫嵌鋰行為的規(guī)律。
　?。?）以對(duì)苯二甲酸鈣(CaTPA)及其三水合物(CaTPA·3H2O)為例研究了結(jié)晶水對(duì)對(duì)苯二甲酸鹽性能的影響，探討結(jié)晶水對(duì)對(duì)苯二甲酸鹽的微觀形貌、晶體結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性、儲(chǔ)鋰機(jī)制以及電化學(xué)性能等的影響。研究證明結(jié)晶水的存在不僅誘導(dǎo)晶體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，也使得有機(jī)分子鹽內(nèi)部的化學(xué)鍵趨于協(xié)調(diào)，最終導(dǎo)致對(duì)苯二甲酸鈣及其三水合物在循環(huán)性能、倍率性能等電化學(xué)性能上存在差異。
　　（3）研

4、究了以物理復(fù)合的方式通過(guò)高能球磨制備了對(duì)苯二甲酸鈣與石墨的復(fù)合電極材料，討論了不同含量的石墨對(duì)提高電池容量，電極活性物質(zhì)的導(dǎo)電性以及復(fù)合材料電化學(xué)等性能的重要作用。球磨不僅減小了復(fù)合材料的顆粒尺寸，還使得石墨在其中分散均勻。導(dǎo)電石墨的增加不僅提高了對(duì)苯二甲酸鈣的導(dǎo)電性、比容量，還減緩了其在電解液中的溶解度，使得質(zhì)量比為100:10對(duì)苯二甲酸鈣與石墨的復(fù)合電極材料的比容量在0.1 C時(shí)高達(dá)233 mAh/g，具有最小的電化學(xué)極化和電荷交換