鋰離子電池有機負極材料堿土金屬對苯二甲酸鹽的研究.pdf

1、有機共軛羰基化合物因其具有理論比容量高、較高的放電電壓平臺（0.8 V vs. Li+/Li）、成本低、結(jié)構(gòu)多樣性、原料豐富、環(huán)境友好等優(yōu)點與當(dāng)今社會提出的可持續(xù)發(fā)展理念相吻合，已成為鋰離子電池電極材料的研究熱點。該類電極材料在有機電解液中存在一定溶解度、導(dǎo)電性差等原因?qū)е缕浔堵市阅芘c循環(huán)性能差。本論文綜述了課題研究背景、鋰離子電池工作原理與特點、鋰離子電池電極材料的研究進展、對苯二甲酸鹽的脫嵌鋰機制，研究了利用金屬陽離子置換反應(yīng)將羰基

2、化合物轉(zhuǎn)變成具有晶體結(jié)構(gòu)的堿土金屬有機鹽，并根據(jù)其性能劣勢進行了改性，主要內(nèi)容包括如下：
　?。?）以對苯二甲酸鋰的研究為基礎(chǔ)，利用陽離子置換反應(yīng)制備了堿土金屬對苯二甲酸鹽：對苯二甲酸鈣、對苯二甲酸鍶、對苯二甲酸鋇，并對三種電極材料的性能進行了研究，討論了同主族相鄰的三種金屬陽離子(Ca2+, Sr2+, Ba2+)對電極材料的晶體結(jié)構(gòu)、微觀形貌、熱穩(wěn)定性、電解液中的穩(wěn)定性以及脫嵌鋰過程中表現(xiàn)出的電化學(xué)性能的影響，從而得到堿土金屬

3、陽離子影響對苯二甲酸酸根陰離子的脫嵌鋰行為的規(guī)律。
　　（2）以對苯二甲酸鈣(CaTPA)及其三水合物(CaTPA·3H2O)為例研究了結(jié)晶水對對苯二甲酸鹽性能的影響，探討結(jié)晶水對對苯二甲酸鹽的微觀形貌、晶體結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性、儲鋰機制以及電化學(xué)性能等的影響。研究證明結(jié)晶水的存在不僅誘導(dǎo)晶體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，也使得有機分子鹽內(nèi)部的化學(xué)鍵趨于協(xié)調(diào)，最終導(dǎo)致對苯二甲酸鈣及其三水合物在循環(huán)性能、倍率性能等電化學(xué)性能上存在差異。
　?。?）研

4、究了以物理復(fù)合的方式通過高能球磨制備了對苯二甲酸鈣與石墨的復(fù)合電極材料，討論了不同含量的石墨對提高電池容量，電極活性物質(zhì)的導(dǎo)電性以及復(fù)合材料電化學(xué)等性能的重要作用。球磨不僅減小了復(fù)合材料的顆粒尺寸，還使得石墨在其中分散均勻。導(dǎo)電石墨的增加不僅提高了對苯二甲酸鈣的導(dǎo)電性、比容量，還減緩了其在電解液中的溶解度，使得質(zhì)量比為100:10對苯二甲酸鈣與石墨的復(fù)合電極材料的比容量在0.1 C時高達233 mAh/g，具有最小的電化學(xué)極化和電荷交換