本课题采用的是简单共沉淀法，成功合成具有单斜结构的AlNbO4材料，同时将其与石墨进行复合，获得ANO/G复合材料，表面形貌和电化学测试结果表明，在放电和充电过程中，ANO/G具有良好的结构稳定性，而固定在石墨上的ANO颗粒有效地提高了它的容量。与单纯的ANO相比，ANO/G初始容量为较高的374.8mAhg−1，并且在80圈后，仍能存储0.67个Li。本文给出了锂离子与AlNbO4反应机理，Li+插入材料晶格中，放电时形成LixAlNbO4，充电过程中恢复。
目 录
第一章 引言 1
1.1 锂离子电池简述 1
1.1.1 锂离子电池研究背景和发展史 1
1.1.2 锂电池的结构和基本工作原理 2
1.2 石墨及铌酸铝概述 3
1.2.1 石墨简介 3
1.2.2 石墨制备方法 3
1.2.3 铌酸铝简述 4
1.2.4 铌酸铝的制备 4
1.3 课题研究意义和思路简述 4
第二章 AlNbO4/石墨复合材料的制备 6
2.1 实验原料和设备 6
2.2 负极材料AlNbO4/石墨复合材料的制备 6
2.2.1 氧化石墨的制备 6
2.2.2 AlNbO4/氧化石墨的制备 7
第三章 材料性能表征 8
3.1 结构表征 8
3.1.1 X射线衍射技术（XRD） 8
3.1.2 扫描电子显微镜（SEM） 8
3.1.3 透射电子显微镜（TEM） 8
3.1.4 光电子能谱分析（XPS） 8
3.2 电化学性能表征 8
3.2.1 电池极片的制备 8
3.2.2 电池装配 9
3.2.3 电池循环性能测试 10
第四章 结构分析及电化学性能研究 11
4.1 XRD物相分析 11
4.2 SEM形貌分析 11
4.3 TEM形貌与结构分析 12
4.4 电化学性能分析 12
4.5 XPS分析 16
4.6 Li+反 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: @351916072@ 
应机理 17
第五章结论 18
参考文献 19
致谢 22
引言
锂离子电池简述
随着传统能源的日益枯竭，新型储能设备备受关注，锂离子电池（LIBS）因其能量密度高、循环寿命长被广泛地应用于各种二次电能存储设备，如便携电子设备、新能源汽车等。现今，锂离子电池的新型正负电极材料是锂电研究中的热点。
锂离子电池研究背景和发展史
锂是原子量最低的金属原子且电极电势较高，因此，LIBS比传统的技术成熟的铅、锌电池具有更高的能量密度而且没有记忆效应、环境更友好。然而，新的高性能锂离子电池的开发面临诸多瓶颈与挑战。
锂离子电池的每个电池单元都将电能以化学能的形式储存在两个电极中，一个是还原剂(阳极)，一个是氧化剂(阴极)，两个电极之间由电解质隔开，电解质将化学反应的离子组分转移到电池内部，并将电子转移到电池外部。可充电电池的化学反应，充电时I和V必须是可逆的。可充电电池的关键参数包括:安全性、可在特定电源输入处存储并在特定电源输出处回收的能量密度、循环和保质期、存储效率以及制造成本。二十世纪七八十年代科学家们开始研究开发出锂金属一次原电池，如碳酸丙烯酸酯高氯酸锂电池体系和一次炭基负极体系电池、LiCF2一次电池体系、锂锰一次电池，这些一次锂电池被用于小型家用设备、数码照相机和小型用电工具上。一次锂电池虽然能量密度很高，但由于其使用不便、耗材多等缺点，经过各国很多科学家的努力研究，已发展为二次可再充电池。二十世纪研究最多的主要为无机负极化合物材料和导电聚合物。但是，聚合物材料表现出一个重大的缺点，就是它们的密度较小，当电池增大尺寸时，采取这些聚合物作为电极就失去了优势。事实证明，导电聚合物正极材料一般仅用于小型设备的纽扣式电池上。
根据Armand等人的建议，许多研究人员开始采用固体聚合物作为电解质开发锂金属电池。但由于锂金属电极表面形成锂树枝状结构，树枝状物会导致短路或断裂，形成微米大小的聚集体，在某些情况下还会引发电池火灾，锂固体聚合物电解质电池的首次商业化尝试失败。1989年，台湾能源科技公司开始使用锂铝合金负极的钮扣式电池，发现该种电池安全性更好。Tadiran发现一种新型电解质材料（二氧杂环戊烷基材料），该材料可在110℃以上自主进行聚合，具有高阻抗并能终止电池反应的优点，为电池系统提供更高的安全保障。锂金属二次可再充电池现在仅限于小容量钮扣式电池的应用。
由于锂暴露在空气中会发生强烈的反应，存在极大的安全风险，科学家将可以嵌锂的活性材料作为研究的重点而广泛使用其作为负极。上世纪八十年代，Goodenough教授发现了可插层的LiCoO2正极材料。德国的S. Basu教授也发现了在室温下可以嵌锂的石墨材料，因此I. Kuribayashi和A. Yoshino两位教授采用可嵌锂的石墨和富锂的LiCoO2，开发出一种新型锂离子电池。然而，石墨在充电过程中也经常发生锂的沉积，影响电池性能并具有安全隐患。
锂电池的结构和基本工作原理
锂电池由四部分结构组成：
电池正极——一般选用的是钴酸锂等富锂材料，并用铝箔作为集流体导电，厚度大约为10~20微米。
电池负极——主要有锂合金、石墨等，一般采用铜箔作为集流体导电，厚度约为7~15微米。
电池隔膜——一种具有多微孔结构的有机聚合物膜，锂离子可通过微孔在两极之间来回运动。
电池有机电解液——一般为有机电解液，要在充满惰性气体的手套箱中使用。
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图1.1锂离子电池基本原理示意图
图1.1显示的是锂电池的基本工作原理。我们以LiCoO2为正极，石墨碳为负极的电池为例讨论一下锂电池的工作原理。
当电池正在充电时，会有锂离子从正极的富锂材料当中脱离出来，由于石墨呈片层状的结构，锂离子透过隔膜上很多的锂离子通道，嵌入负极材料晶胞间隙中，形成稳定的碳锂化合物。形成碳锂化合物的锂离子越多，电池的充电容量就越高。电池放电时，会有锂离子从石墨负极中脱出，重新回到正极，锂离子回到正极的数量越多，电池就相应的具有更高的放电容量。由于在充放电过程中锂离子特殊的行为，科学家将锂离子电池称为“摇椅式电池”。
正极材料的总化学反应为：LiCo

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