锂离子电池 毕业答辩

NiF2/TiO2复合正极材料的合成及电化学性能研究,指导老师：学生：班级：,.,Contents,2,3,1,前言,实验过程,实验结果和分析,.,1前言,优点：过渡金属氟化物容量高、对应的氧化还原电位相对较高，适合作新型正极材料。缺点：导电性差，几乎为绝缘体；转换反应体积变化，造成电极稳定性较差。通过和二氧化钛TiO2复合，能够改善氟化镍的导电性能，降低体积变化率。,.,图1.1Li+嵌入脱出和可逆化学转化反应区别示意,.,2实验过程,.,2.1合成NiF2/TiO2电极材料,A.球磨法,研究中采用的合成NiF2/TiO2电极的方法主要是：球磨法和液相合成法,.,B.原位合成,.,3实验结果和分析,3.3NiF2/TiO2电极界面特性研究,3.2NiF2/TiO2的充放电性能测试,3.1NiF2/TiO2的XRD成分分析,.,3.1NiF2/TiO2的XRD成分分析,图3.1(a)合成NiF2/TiO2的XRD谱；(b)标准NiF2XRD谱（PDF:#25-0579）,.,3.2.1不同电压区间对电极性能的影响,图3.2电压区间为(a)1.0-4.5V；(b)1.0-4.0V的电极充放电曲线,.,3.2.2不同电流密度对电极性能影响图3.3-NiF2/TiO2的充放电及循环性能曲线,.,3.2.3TiO2的含量对-NiF2/TiO2电极材料的充放电性能影响,图3.4不同TiO2含量的-NiF2/TiO2电极充放电曲线,.,图3.5不同TiO2含量的-NiF2/TiO2电极放电循环曲线,.,3.2.4电流密度对-NiF2/TiO2电极材料的充放电性能影响,图3.6不同电流密度的-NiF2/0.1-TiO2电极充放电曲线,.,图3.7不同电流密度的-NiF2/0.1-TiO2电极放电过程循环性能曲线,.,3.3.1NiF2/TiO2电极的EIS谱特征分析,图3.8-NiF2/0.1-TiO2电极的首次放电过程的EIS特征谱,.,.,.,图3.9-NiF2/0.1-TiO2电极的首次充电过程的EIS特征谱,.,3.3.2等效电路的建立,根据本文的实验结果，我们提出-NiF2/0.1-TiO2电极首次充电过程的EIS等效电路如下图所示，其中Rs代表欧姆电阻，RSEI、Rcf和Rct分别为SEI膜电阻、肖特基接触电阻和电荷传递电阻，SEI膜电容CSEI，肖特基接触相关电容Ccf,双电层电容Cdl分别用QSEI，Qcf，Qdl表示。,.,3.3.3EIS谱的拟合分析,图3.10-NiF2/0.1-TiO2正极充放电过程中EIS谱特征RSEI、Rcf和Rct随电极电位的变化曲线,.,结论,1.由充放电测试分析，纯的NiF2电极本身的放电平台约为1.5V，首次放电的容量高，可达700mAh/g左右，但容量衰减较快，充放电持续时间越来越短，循环效率不高。,2.添加纳米粉末TiO2，可以提高氟化镍的电化学特性，形成首次充放电容量较高的复合正极材料，且添加TiO2的量不同，首次充放电容量的大小也不同：-NiF2/0.2-TiO2-NiF2-NiF2/0.1-TiO2。,3.通过EIS对电极界面特性的研究，将电极的Nyquist图分为三个部分，对应的高频区域的圆弧归结为与锂离子通过活性材料颗粒表面SEI膜扩散迁移有关