3.1样品的SEM分析 14

3.2样品的EDS光谱分析 15

3.3样品的X射线衍射(XRD)分析 16

3.4电化学性能分析 17

3.5PB的循环性能和倍率性能 19

结论 21

致谢 22

参考文献 23

第一章绪论

锂离子电池（LIB）由于缺乏记忆力，环境友好和使用寿命长，已成为便携式电子产品的主要动力源，正在积极应用于不久的将来推进电动汽车。基于已知无机化合物的电极材料，大量的研究致力于为新一代电池提供高能量密度和高功率的新型电极材料的设计和制造。金属有机骨架材料（MetalOrganicFrameworks,MOFs）的发现普遍引起了人们对MOFs在电化学储能材料等方面应用的研究兴趣。MOFs是由无机金属离子和有机配体自组装而形成，是一种三维多孔材料。自MOFs被发现以来，科学家们对MOFs材料的研究热度依然不减，在储氢方面的研究已有一些进展，MOFs材料的优异性能在其他方面应该也存在广泛的应用前景。近期，部分研究者开始将目光转移到MOFs在电化学储能材料的研究上，一些MOFs材料正逐渐被应用到电化学储能领域，如锂离子电池及超级电容器等。

1.1锂离子电池概述

20世纪60至70年代的石油危机使人们对新型大容量化学电源的发展寄予厚望。金属Li位于周期表第一族的第二周期中，是原子量最小的金属元素，具有最小的电化学当量和最负的金属标准电位[1]。使用锂作为电池负极可以使电池具有较高的电压和大的功率。但是由于锂电极表面不均匀，锂金属在充电时间内会使锂的表面电位分布不均匀，导致锂在电极表面沉积不均匀。锂在电极的某些部位太快沉积会产生枝晶，当枝晶发育到一定程度时会发生“死锂”，即破碎的枝晶引起锂不可逆。另一方面，由于电池的短路而导致的枝晶也可能通过膜而导致电池放热或甚至起火。为了解决锂电池的所有缺陷[1,2]。通过人们的努力，终于发现不再使用锂金属而用碳代替作为电池负极，也就是锂离子电池。

锂离子电池由日本索尼公司在日本1990年首先研制出一种高能二次电池，在1993年实现商业化和进入市场，根据电解质的种类，锂离子电池可分为液体锂离子电池和聚合物锂离子电池[4,5]。其中，聚合物锂离子电池具有更好的安全性，并且不受电池形状和尺寸的限制，因为使用非流动电解质，因此更适合作为微电子产品的电源。该领域已部分更换液体锂离子电池。电池根据形状的不同主要可分为方形和圆形两种。锂离子电池工作电压一般约为3.6V，是镉镍电池的三倍，质量轻，体积小，能量大（140Wh/kg），安全环保无记忆效应，有望成为主流的未来储能装置[1,6]。

1.1.1锂离子的工作原理

锂离子电池的结构如图1.1和图1.2所示，一般由正极、负极和高分子隔膜构成。

锂离子电池的正极材料必须有能够接纳锂离子的位置和扩散路径，目前应用性能较好的正极材料是具有高插入电位的层状结构的过渡金属氧化物和锂的化合物，如LixCoO2，LiXNiO2以及尖晶石结构的LiMn2O4等，这些正极材料的插锂电位都可以达到4V以上。负极材料一般用锂碳层间化合物LiXC6，其电解质一般采用溶解有锂盐LiPF6、LiAsF6的有机溶液。典型的锂离子蓄电池体系由碳负极(焦炭、石墨)、正极氧化钴锂(LixCoO2）和有机电解液三部分组成。

锂离子电池的电化学表达式：

正极反应：（1-1）

负极反应：（1-2）

电池反应：（1-3）

式中：M=Co、Ni、Fe、W等。

图1.1锂离子电池结构示意图图1.2圆柱形锂离子电池结构图

锂离子电池实际上是一个锂离子浓差电池，正负电极由两种不同的锂离子嵌入化合物成。充电时，Li+从正极脱嵌经过电解质嵌入负极，此时负极处于富锂态，正极处于贫锂态；放电时则相反，Li+从负极脱嵌，经过电解质嵌入正极，正极处于富锂态，负极处于贫锂态。锂离子电池的工作电压与构成电极的锂离子嵌入化合物本身及锂离子的浓度有关。因此，在充放电循环时，Li+分别在正负极上发生“嵌入-脱嵌”反应，Li+便在正负极之间来回移动，所以，人们又形象地把锂离子电池称为“摇椅电池”或“摇摆电池”。