目 录 摘 要 .................................................................................................................... 1 Abstract ................................................................................. 错误!未定义书签。 第一章 绪论 .......................................................................................................... 1 1.1 引言 .............................................................................................................................. 1 1.2 锂离子电池介绍 .......................................................................................................... 2 1.2.1 锂离子电池的发展 ........................................................................................... 2 1.2.2 锂离子电池工作原理及特点 ........................................................................... 3 1.3 锂离子电池各组成部分的研究现状 .......................................................................... 3 1.3.1 正极材料 ........................................................................................................... 3 1.3.2 电解液和隔膜材料 ........................................................................................... 4 1.3.3 负极材料 ........................................................................................................... 4 1.4 本文的选题背景及主要研究内容 .............................................................................. 4 第二章 实验原理.................................................................................................. 5 2.1 课题设计思路及主要研究内容 .................................................................................. 5 2.2 材料结构表征原理 ...................................................................................................... 6 2.2.1 X射线衍射分析( XRD) .................................................................................... 6 2.2.2 扫描电子显微镜分析(SEM) ............................................................................ 6 2.2.3 透射电子显微镜分析(TEM) ........................................................................... 6 2.2.4 拉曼衍射分析 ................................................................................................... 6 2.3 材料电化学性能测试原理 .......................................................................................... 6 2.3.1 室温恒电流充放电测试 ................................................................................... 6 2.3.2 电化学阻抗谱（EIS） ..................................................................................... 7 2.3.3 循环伏安测试（CV） ..................................................................................... 7 第三章 硅碳材料的制备及其性能的研究 ......................................................... 7 3.1 实验药品及仪器 .......................................................................................................... 7 3.2 实验部分 ...................................................................................................................... 8 3.2.1 锂离子电池负极材料的制备 ........................................................................... 8 3.2.2 电极制备 ........................................................................................................... 8 3.2.3 电池装配 ........................................................................................................... 9 3.3 实验数据分析 ............................................................................................................ 10 3.3.1 硅碳混合材料的表征 ..................................................................................... 10 3.3.2 硅碳混合材料电化学性能研究 ..................................................................... 14 第四章 总结与展望 ........................................................................................... 18 4.1 结论 ............................................................................................................................ 18 4.2 展望 ............................................................................................................................ 19

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锂离子电池硅碳负极材料制备及研究 摘 要 在氩气保护下，采用氢气还原SiO2的方法制备纯净的硅粉及硅碳混合材料作为锂离子电池负极材料，在氢气还原之后通一定时间的甲烷气体，期望在硅颗粒的表面包覆上一层碳来缓解硅在脫嵌锂过程的体积效应，防止硅的进一步氧化；通过对制备的活性材料进行表证（X射线衍射，扫描电镜分析，透射电镜分析，拉曼光谱分析）及电化学测试（室温恒电流充放电、CV、EIS）来分析研究其物理及电化学性能。结果表明由未处理的硅碳混合材料作为负极材料的电池循环性能较差，首次充放电效率低；由高温还原后的硅碳混合材料作为负极材料制得的电池的循环性较好，但比容量较低。

关键词：硅粉还原，硅粉，碳粉，锂离子电池，负极材料 第一章 绪论

1.1 引言 当今世界，能源与人类社会的生存和发展息息相关，人们对能源的需求量也越来越大，但目前人们使用最多的能源仍是传统的不可再生的能源。毫无疑问，传统能源在推动全球经济快速发展的同时，也正被加速消耗殆尽；此外，传统能源燃烧时排放出的有害物质不仅直接危害人们的健康，还对世界气候有着巨大的破坏。因此，开发新能源已成为全球人们共同关注的话题。 随着全球不可再生能源的日益紧缺，开发新能源迫在眉睫，这种新能源不再仅仅是高效的，而应在满足高效的同时，清洁无污染，经济安全的可再生能源。太阳能、风能等可再生清洁能源符合未来能源的发展需求，但这些清洁能源的产生是不连续的，因此我们需要发展大规模的储能系统来解决这一问题，锂离子电池作为一种清洁储能能源现倍受人们的关注。[1,2,3]从小型便携的电子器件所需的微电池到大的混合动力电动汽车，锂离子电池因其高能量密度、循环寿命长等优