导　　师： 王辉

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 镁具有含量丰富、价格低廉、环境友好等优点,在储氢材料、储热材料、镁离子电池固态电解质和锂离子电池负极材料等能源储存与转换领域具有重要的应用前景。相较于传统石墨负极,基于转换反应机理的镁基负极材料(如MgS、MgH等)具有更高的理论比容量,是一种很有发展前景的新型锂离子电池负极材料。但由于这类负极材料导电性差、脱/嵌锂时体积变化大并对环境十分敏感,它们往往存在反应可逆性、循环稳定性和倍率性能差等问题。本文以MgS、MgH和MgFeH为研究对象,通过纳米结构、多相复合与表面改性等手段改善镁基复合材料的电化学性能,使用XRD、SEM、TEM、XPS、CV、EIS和恒流充放电测试等方法表征了复合材料的结构和电化学性能,主要结论如下:(1)研究了MgS复合材料的储锂机制及电化学储锂性能。以Mg和S为原料,采用等离子体辅助球磨工艺制备MgS复合材料,MgS负极在电化学放电过程中会生成Mg单质与可逆的LiS,其转换反应方程式为:MgS+2Li+2e?LiS+Mg。此外,还研究了外加电场、极片制备工艺和金属Mn添加对MgS复合材料电化学性能的影响。其中,引入等离子体能够显著提高MgS的合成效率,球磨较短的时间(10h)使Mg和S就能够完全反应转变为MgS。涂覆法制备电极片较干压法而言,活性物质与集流体的接触更加紧密,MgS电极获得更高的比容量。金属Mn添加能够改善MgS负极的倍率性能,在500mA g的电流密度下进行测试时,随着Mn含量由0%增加到25%,电池100次循环的放电容量由149.0 mAh g提高到262.1 mAh g。(2)研究了MgH复合材料的电化学储锂性能。采用等离子体辅助球磨工艺将MgH与膨胀石墨(EG)复合,所得MgH-EG复合材料的首次放电容量可达1780.2 mAh g,但其循环稳定性较差,100次循环容量保持率仅为19.5%。通过添加TiO,材料的循环性能能够得到改善,球磨20h的MgH-TiO-EG复合材料在100次循�

关 键 词： 锂离子电池 负极材料 电化学性能

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