铬掺杂硼酸铁锂石墨烯复合正极材料研究(2)

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2.4 材料表征与性能测试 11

2.4.1 材料基本性能测试 11

2.4.2 粒度分析 12

2.4.3 电化学性能测试 12

3 结果与讨论13

4 结论20

致谢21

参考文献·22

1 绪论

随着全球经济稳定的发展，科教兴国、科学技术的发展，随着一大批科技公司的出现，我们生活中的科技含量不断提高，互联网、数码产品的发展导致人们对电池的需求量越来越大，对电池性能的要求也同样越来越高。长时间以来，人类社会经济发展以及生产生活都依赖着煤、石油、天然气等传统类化学能源，时间过得非常快，人类对煤、石油等资源的开采与利用越来越多，但是这种传统能源的形成是一个非常漫长的过程，我们使用这些化学能源的速度非常快，但是这些能源的生成需要数百万年的时间，所以化石能源可视为一种固定含量的能量，一段时间以后，传统能源会减少直至接近枯竭，那个时候人类的发展将面临着巨大的危机；人类的经济活动导致气候变差、全球变暖，恶劣天气自然灾害增加等问题都受到传统化石能源的消耗的影响，煤燃烧、石油使用时会生成二氧化碳等许多的温室气体，导致空气中这些气体含量增加，这一切将严重影响我们现在的健康生活。现在这个年代的人们对能源的发展、对环境的关注度不断增加，平衡好能源与环境之间的关系自然也就成为了人们最关心的问题。所以我们开发了许多不影响环境的能源比如：风能、核能、太阳能等等，我们使用很多办法将这些能量转换为我们能加以利用的电能，储能装置的发展也显得尤为重要，所以电池在人民的需求中得以发展进步，另外各行各业对电池都有着不同的需求，现代人们依赖的手机平板电脑、数码相机等设备都需要电池，新能源交通、医用领域等众多方面都需要电池的发展以及进步，现在人民环境保护意识增强，安全可靠和无污染的特性、质量体积比大、容量高的电池成为人们希望得到的。然而锂离子电池就是在这种形式下发展起来的新型高能二次电池，发展研究新型锂离子电池正极材料对这一切都有着重要的意义。

1.1 锂离子电池的发展

1958年，锂金属原电池的电解质可以使用有机电解质的观点被Harris提出来。在1962年Boston的电化学会议上，活泼的金属Li被第一次引导入电池的设计，这为锂电池的发展奠定了基础。在这一时期，锂电池还不能二次充电，所以这时的锂电池是锂一次电池或者我们也称作是原电池。由于锂一次电池不能进行二次的充电，一次性使用完就得丢弃，只能用一次，不符合环保理念，所以人们继续对锂电池进行深入研究。1972年，第一块负极是金属锂的锂二次电池出现，这是第一块可以充电的锂电池，美国的Exxon公司首次推出的锂电池就拥有良好的性能，它可以深度充电一千次并且每次的损失都不超过0.05%。在拥有优良性能的同时，充电时的安全隐患也不可小觑。因为在充电过程中，由于电极表面的凹凸不平会使锂电极上的金属沉积速度存在差异，在过度充电后，正负电极很可能被在金属沉积过程中形成的枝晶连接，形成短路，导致更大的危险出现。在19世纪80年代多起此类事故的出现致使很多公司对锂二次电池的开发和研究。从1990年起，在不断革新的正极材料、负极材料的进程中，锂二次电池也得到了飞速的发展。金属Li被一些嵌入式的化合物所取代，Li离子能在充放电的过程中在正负两级摇摆，不会再出现由于枝晶连接而造成短路，这种锂电池变得更加安全环保。日本的Sony公司将此项技术申请专利并命名为“Li-ion”。这在我们日常生活中的手机、笔记本皆很常见。日本Sony公司在1995年又发明了聚合物锂电池，它是以凝胶的聚合物作为锂电池的电解质，LiCoO2、LiMn2O4等材料作为锂离子电池正极[1]。中国自19世纪80年代开始对锂电池进行研究，经过几十年发展迅速，而随着比亚迪、比克、天津力神等企业的快速发展，我国的锂电池产业已经进入了快速发展的阶段。我国目前已然成为全球电池制造大国，与日本、韩国成三足鼎立的局面。