基于钛酸锂的新型负极材料(2)
2.6.1 粉末电阻率测试 14
2.6.2 交流阻抗测试 14
2.6.3 充放电性能测试 14
3 实验结果与讨论 16
3.1 粒度分析 16
3.2 XRD衍射图谱分析 17
3.2.1 原材料的X射线衍射分析 17
3.2.2 负极材料的X射线衍射分析 18
3.3 负极材料的形貌表征 19
3.4 粉末电阻率分析 19
3.5 电池电化学性能分析 20
4 结论 26
致 谢 27
参考文献 28
1 绪论
1.1 引言
目前，人们所需要的能源仍然主要来自于传统类型的化石能源。然而，随着人类的社会的迅速发展，对能源的需求不断增大，煤、石油、天然气等化石能源不断消耗，不仅对环境造成了严重的破坏，而且化石能源使用过程中产生了严重污染。传统能源的日益枯竭，严重影响到社会的可持续发展。为了满足人们对能源的需求，探索和开发清洁可再生能源能源，成为了各个国家和地区发展的热点。为了应对传统化石能源日益枯竭所带来的挑战，在探索可再生能源的过程中，能源的存储成为一个重要的研究方向。
近年来，笔记本电脑，手机，数码相机等轻便式设备的日益迅速发展，便携式电子产品逐渐小型化、使其所需的电源支持技术不断地进步，并且需要具备体积小，重量轻，容量大，寿命长，安全性能好等特点的电池。众多可逆的二次电池中，新一代的锂离子电池是近二十几年来逐渐发展起来的一种新型的可充电二次电池，与其它可充电电池相比，具有循环寿命长、稳定性好、工作电压高、无记忆效应、对环境友好等独特的优势，因而一经问世，受到了人们的广泛关注，成为人们竞相研究的对象。
1.1.1 锂离子电池的研究进展
锂离子电池是一种主要依靠锂离子在正负极之间迁移来工作的二次电池。锂离子电池的研制开始于20世纪70年代，美国的M.S.Whittingham制备出世界上第一个锂电池，正极材料使用硫化钛，负极材料使用金属锂。电池在工作时主要通过锂离子的在正负极之间的运动来形成电流。因此组装完成后不需对电池进行充电。而将电池进行充电时，由于锂电池的负极材料采用金属锂，锂电极表面的不均匀性容易形成金属锂的不均匀沉积，形成产生晶枝，当发展到一定程度，锂晶枝会穿透隔膜造成电池短路，引起爆炸，存在着严重的安全隐患。所以这种电池是被禁止充电的。人们对锂电池研究使得锂离子电池的出现成为了必然。
1980年，法国的 Armd M. 对锂电池充电过程中产生的问题提出了摇椅式锂电池的概念。该想法是将可以储存和交换锂离子的材料作为电池的正负极，充放电过程中锂离子在正负极之间来回迁移，相当于正负极之间锂离子的浓度差而形成的电池。
1982年美国伊利诺伊理工大学的R.R.Agarwal和J.R.Selman发现锂离子可以快速的嵌入到石墨结构中，并且可以从石墨脱出的特性。当时金属锂制成的锂电池，存在着安全隐患，人们根据锂离子嵌入石墨的特性，开始尝试利用石墨制作电池负极材料。
自从 1990年，Sony公司开发碳材料作为锂离子电池负极材料之后，成功实现锂离子电池商业化，锂离子电池开始广泛应用于各类电子产品，逐渐取代一些传统的充放电电池。
1.1.2 锂离子电池的结构及工作原理
锂离子电池结构主要组成部分为：电极材料、隔膜、电解液、填充物、壳体。正负极之间以隔膜隔开，防止正负极直接相互接触而造成短路。隔膜主要是一种可以让锂离子自由通过，但电子却不能通过的特殊高分子聚合物制作而成，该聚合物具有微孔结构。电解液主要作用是在正负极之间输送和传导锂离子，在电池中正负极与隔膜均被电解液所浸。锂离子电池工作原理如图1-1所示。
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