铁锂以及层状三元材料以及富锂锰基材料，推出了首个使用作正极石墨作负极的锂离子电池的样品。由于避免了金属锂在电池中的使用，锂离子电池的安全性大幅提高，有力地推到了锂离子电池产业的发展。到年，公司采用石墨体系，年，法国化学家成功制备了具有可逆嵌入脱出锂离子特性的石墨负极。到目前为止，发现的石墨负极仍然是应用最广的商业化锂离子电池负极材料。年，日本朝日化工的，也就是锂离子电池。到年，美国化学家发现了充放电平台在的钴酸锂正极材料。可以作为稳定的锂离子来源，因而使锂离子电池成为可能。紧接着极表面电沉积不均匀，容易形成锂枝晶将隔膜刺穿，导致电池短路发热，引发电池燃烧甚至爆炸等危险情况。为了解决这安全问题，人们开始致力于开发种不需要金属锂的电池，其正负极都由具有可逆嵌入脱出锂离子的材料的研究开始于年，到了世纪七十年代，埃克森公司的使用作为正极，金属锂片作为负极，生产出了最早的可充放电的二次锂电池产品。然而由于金属锂在重复充放电的过程中，锂在金属电又被称为摇椅式电池第章引言锂离子电池的研究源于金属锂电池。金属锂是密度最轻的金属，其理论比容量高达，因而在理论上是种非常理想的电池材料。锂电池反过来，在放电的过程中，锂离子自发的由化学势高负极脱出，经过电解液扩散到正极，然后嵌入正极，储存的化学能转化为电能释放出来如图所示。，由于锂离子在正负之间反复的嵌入脱出的工作原理，锂离子电池电动势的关系为。图锂离子电池的基本结构和充放电原理充电过程中，在外加电压的驱动下，锂离子由化学势低的正极脱出，通过电解液扩散到负极，并嵌入负极，电能转化为化学能储存起来电动势的关系为。图锂离子电池的基本结构和充放电原理充电过程中，在外加电压的驱动下，锂离子由化学势低的正极脱出，通过电解液扩散到负极，并嵌入负极，电能转化为化学能储存起来反过来，在放电的过程中，锂离子自发的由化学势高负极脱出，经过电解液扩散到正极，然后嵌入正极，储存的化学能转化为电能释放出来如图所示。，由于锂离子在正负之间反复的嵌入脱出的工作原理，锂离子电池又被称为摇椅式电池第章引言锂离子电池的图锂离子电池的基本结构和充放电原理充电过程中，在外加电压的驱动下，锂离子由化学势低的正极脱出，通过电解液扩散到负极，并嵌入负极，电能转化为化学能储存起来电动势的关系为。图锂离子电池的基本结构和充放电原理充电过程中，在外加电压的驱动下，锂离子由化学势低的正极脱出，通过电解液扩散到负极，并嵌入负极，电能转化为化学能储存起来反过来，在放电的过程中，锂离子自发的由化学势高负极脱出，经过电解液扩散到正极，然后嵌入正极，储存的化学能转化为电能释放出来如图所示。，由于锂离子在正负之间反复的嵌入脱出的工作原理，锂离子电池又被称为摇椅式电池第章引言锂离子电池的研究源于金属锂电池。金属锂是密度最轻的金属，其理论比容量高达，因而在理论上是种非常理想的电池材料。锂电池的研究开始于年，到了世纪七十年代，埃克森公司的使用作为正极，金属锂片作为负极，生产出了最早的可充放电的二次锂电池产品。然而由于金属锂在重复充放电的过程中，锂在金属电极表面电沉积不均匀，容易形成锂枝晶将隔膜刺穿，导致电池短路发热，引发电池燃烧甚至爆炸等危险情况。为了解决这安全问题，人们开始致力于开发种不需要金属锂的电池，其正负极都由具有可逆嵌入脱出锂离子的材料，也就是锂离子电池。到年，美国化学家发现了充放电平台在的钴酸锂正极材料。可以作为稳定的锂离子来源，因而使锂离子电池成为可能。紧接着，年，法国化学家成功制备了具有可逆嵌入脱出锂离子特性的石墨负极。到目前为止，发现的石墨负极仍然是应用最广的商业化锂离子电池负极材料。年，日本朝日化工的推出了首个使用作正极石墨作负极的锂离子电池的样品。由于避免了金属锂在电池中的使用，锂离子电池的安全性大幅提高，有力地推到了锂离子电池产业的发展。到年，公司采用石墨体系首次实现了锂离子电池的商业化。随后人们陆续发现了尖晶石型锰酸锂橄榄石型磷酸铁锂以及层状三元材料以及富锂锰基材料，等等新型的正极材料，以及等负极材料，锂离子电池的容量寿命和安全性不断提高。这些材料的工作电位以及质量比容量通过抑制溶解沉积反应提高电池循环性能的研究。分别使用溶胶凝胶法和原子层沉积法对锰酸锂颗粒进行表面改性，分别形成表面掺杂和表面包覆结构。的溶解沉积测试结果表明，表面改性能够抑制从正极的溶解以及在负极表面的沉积，从而提高电池的稳定性。电阻抗谱和循环测试表明，表面掺杂能有效地提高电池循环性能，同时减少表面改性对电池阻抗和初始容量的影响。通过改进负极表面的沉积提高电池循环性能的研究。在电解液中加入碳酸乙烯脂氟代碳酸乙烯脂等膜功能添加剂，可以有效提高锰酸锂石墨电池的循环性能，但是负极表面沉积的浓度反而因为添加剂的加入而提高。原位阻抗说明添加剂减少了离子交换对膜阻抗的影响，提出了抑制容量衰减的新思路关键词锰酸锂石墨电池高温循环性溶解沉积过程表面掺杂电解液添加剂目录目录第章引言锂离子电池简介尖晶石锰酸锂石墨体系尖晶石锰酸锂正极石墨负极锰酸锂石墨电池的容量衰减锰酸锂正极表面的溶解过程的研究石墨负极表面锰的沉积过程的研究抑制锰酸锂石墨体系容量衰减的方法锰酸锂正极的改性电解液添加剂锰酸锂石墨体系容量衰减研究存在的问题论文的研究思路和主要内容第章实验方法试剂与仪器主要试剂主要仪器尖晶石锰酸锂材料的制备锂离子电池的组装与电化学性能测试方法锂离子电池电极的制备扣式锂离子电池的组装电池充放电循环测试电化学阻抗谱测试电极材料的分析测试方法电感耦合等离子体发射光谱射线吸收光谱射线光电子能谱射线粉末衍射光谱高分辨扫描电子显微镜目录第章锰在负极的沉积过程的研究本章引言负极表面锰的含量与价态锰的沉积与负极电位的关系不同电位负极的选择和表征不同电位负极表面锰的价态与键和状态离子交换模型的提出和验证离子交换模型膜与电解液中离子交换反应的检测离子交换过程导致电池容量衰减的关联离子交换反应与负极阻抗的增大离子交换反应与电池容量的衰减本章小结第章通过正极表面改性抑制溶解沉积过程本章引言表面改性锰酸锂的制备原子层沉积法制备表面包覆锰酸锂溶胶凝胶法制备表面掺杂锰酸锂表面改性锰酸锂的表征表面改性锰酸锂的形貌表面改性锰酸锂的组成与结构表面改性锰酸锂的表面分析表面改性锰酸锂的电化学性能分析高温循环性能测试倍率性能测试电阻抗谱测试表面改性对溶解沉积过程的影响本章小结第章通过电解液添加剂调控锰沉积过程本章引言添加剂对循环过程中锰沉积反应的影响高温循环性能测试目录高温循环后石墨表面锰含量添加剂离子交换反应的影响石墨表面膜与锰的离子交换反应原位电阻抗谱测试石墨表面膜中沉积锰的价态和结合能分析本章小结第章结论主要结论主要创新点参考文献致谢声明个人简历在学期间发表的学术论文与研究成果第章引言第章引言由于能源与环境问题的不断突出，友好并且具有可持续性的化学电源越来越受到人们的关注，成为备受期待的能量转换和储存设备。在常见的化学电源中，锂离子电池因其能量密度高，成本低，低污染等特点，成为手机笔记本电脑等便携电子产品电源的首选更重要的是，随着锂离子电池产业的发展，其能量密度安全性使用寿命等性能不断提高，逐渐成为最有希望的电动汽车动力电源。锂离子电池简介锂离子电池是种能够可逆充放电的二次电池。通过锂离子在电池正负极之间反复的嵌入和脱出，实现电能和化学能的转换。锂离子电池主要由正极负极和电解液组成，锂离子在负极中的化学势高于其在正极材料中的化学势，二者的差别与电池电动势的关系为。