毕业论文孙冬林

本 科 生 毕 业 论 文

学 院 化 学 与 生 物 技 术 学 院

专 业 应 用 化 学

届 别 2015届

题 目 铁箔在柠檬酸作用下的氧化行为

及电化学性能研究

学生姓名 孙 冬 林

学 号 201113409250 指导教师 苏长伟副教授

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云南民族大学毕业论文(设计)原创性声明

本人郑重声明：所呈交的毕业论文(设计)，是本人在指导教师的指导下进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，本论文没有抄袭、剽窃他人已经发表的研究成果。本声明的法律

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指导教师签名： 论文(设计)作者签名： 日期： 年 月 日

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目录

1.前言----------------------------------------------------------------------------------------------4 1.1电沉积铁箔-----------------------------------------------------------------------------------5 1.2铁箔在锂离子电池中的应用--------------------------------------------------------------5 1.3本实验研究内容以及意义-----------------------------------------------------------------5 2.实验部分----------------------------------------------------------------------------------------6 2.1实验药品和仪器-----------------------------------------------------------------------------6 2.2实验流程--------------------------------------------------------------------------------------6 2.3实验过程--------------------------------------------------------------------------------------7 3.实验结果与讨论-------------------------------------------------------------------------------8 3.1铁箔SEM图和EDS图--------------------------------------------------------------------8 3.2相同时间不同氧化温度下（加柠檬素与不加柠檬酸）铁箔作电池负极的充放电曲线以

及电循环性能分析---------------------------------------------------------------------------------9

摘要------------------------------------------------------------------------------------------------4

3.3相同温度不同氧化时间下铁箔作负极电池的充放点曲线分析以及电循环性能分析-----------------------------------------------------------------------------------------------------11 结论 --------------------------------------------------------------- ----------------------------12 参考文献----------------------------------------------------------------------------------------13 致谢----------------------------------------------------------------------------------------------14

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铁箔在柠檬酸作用下氧化的行为及

电化学性能研究

摘要：近年来，越来越多的新技术不断的涌现，而本文在国内外锂离子电池负极材料研究的基础上，针 对负极材料存在的容量低、循环性能差等的不足，通过研究寻找新材料来改善这一方面的缺点。首先电沉积法因其经济、环保的优点用来制备铁箔，通过加柠檬酸作用下改变加热时间和温度，来研究其作为负极材料

通过改变氧化时间和温度，电池的电容量、电循环性能都有所改进。

作者：孙 冬 林 指导老师：苏长伟副教授

（云南民族大学化学与生物技术学院 11级应用化学（1）班 云南昆明：650500）

对电池循环性能的影响。可以得出以下结论：

关键词：锂离子电池的负极材料、电沉积、电池循环性能、温度、时间

Iron foil under the effect of citric acid and oxidation

Authors:Sun Dong Lin Advisor: Su Chang wei

behavior Electrochemical performance study

(Chemistry and biotechnology at Yunnan minzu University College grade 11 applied

chemistry (1) Kunming 650500)

Abstract: in recent years, more and more new technologies constantly emerge, and this article both at home and

abroad on the basis of research on anode materials for lithium ion batteries, for anode materials of low capacity, poor performance of the cycle of disadvantage through research looking for new materials to improve the shortcomings in this area. First electric deposition law due to its economic, and environmental of advantages used to preparation iron foil, By adding citric acid under the action of change heating time and temperature, to study the effect the performance of the cell cycle as the cathode material. You can draw the following conclusions:

By changing oxidation temperature and time, the battery of electric capacity, electric loop performance is improved

Key words: Lithium ion battery anode materials, electroplating, battery performance, temperature and time

1.前言

铁在自然界分布极广，是地壳的主要组成成分之一，元素含量分布仅次于氧、硅和铝。铁在我们生活中应用也很广泛，是最价廉、最重要、最有用的金属。铁也是铸铁和碳钢的主要元素，工业生产中各种建造材料均离不开钢铁工件。铁箔具有良好的延展性、具有优良的力学性能、磁性，还可以作锂离子电池的集流体，并且其资源丰富、价格低廉、应用前景广

阔。 1.1电沉积铁箔 电沉积是指金属或合金从其化合物水溶液、非水溶液或熔盐中电化学沉积的过程，是金属电解冶炼、电解精炼、电镀和电铸过程的基础。具体金属电沉积是通过电解的方法，即通过在电解池阴极上金属离子的还原反应和新生态金属原子在固体表面电结晶生成金属层的过程，其目的是改变固体材料的表面性能或制取特定成分和性能的金属材料[1] 。电化学沉积法是在在外加电源下，通过在电解池阳极上的氧化反应或阴极上的离子还原反应和电结晶在固体表面生成沉积层的过程。电沉积方法可分为阳极电沉积和阴极电沉积。阴极电沉积方式相

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对于阳极电沉积方式来说，膜层厚度容易控制，因此应用更加广泛。而且电沉积方法比冶金方法更有利于环保、更经济,电沉积制备合金箔材是当今箔材发展的趋势，比如电沉积制备的非晶态铁箔或镍箔[2]以及镍-磷、铁-磷[3-4]、镍-铁合金[5]材料都具有很好的机械物理性能，而在

此研究中则主要用电沉积法制备铁箔。

1.2铁箔在锂离子电池中的应用 锂离子电池(Lithium Ion Battery，简称LIB) 是继镍镉电池、镍氢电池之后的第三代小型蓄电池。作为一种新型的化学电源，它具有工作电压高、比能量大、放电电位曲线平稳、自放电小、循环寿命长、低温性能好、无记忆、无污染等突出的优点，能够满足人们对便携式电器所需要的电池小型轻量化和有利于环保的双重要求，广泛用于移动通讯、笔记本电脑、

[6]

摄放一体机等小型电子装置，也是未来电动交通工具使用的理想电源。锂离子电池是指以两种不同的能够可逆地嵌入及脱出锂离子的嵌锂化合物分别作为电池正极和负极的二次电池体

[6-8]

系。充电时，锂离子从正极脱嵌，通过电解质和隔膜，嵌入到负极中，放电时则相反。而

锂离子电池能否成功应用，关键在于能可逆地嵌入脱嵌锂离子的负极材料的制备。

负极材料是锂离子电池的主要组成部分，负极材料性能的好坏直接影响到锂离子电池的性能和锂离子电池能否成功应用。近年来对锂离子电池负极材料的实用化研究工作基本上围绕着如何提高质量比容量与体积比容量、首次充放电效率、循环性能及降低成本等这几个方

[9-10]

面展开,大容量电池的应用，加大了对电池材料，尤其是高性能负极材料的需求。在锂离子电池负极材料中，石墨类碳负极材料以其来源广泛，价格便宜，一直是负极材料的主要类型。但由于石墨本身结构特性的制约，石墨负极材料的发展也遇到了瓶颈，比如容量已达到极限，不能满足一些大型动力电池所要求的持续大电流放电能力等，所以现在我们把目光聚

集于研究高性能新型负极材料上，比如现在我们所研究的柠檬酸氧化铁箔做负极材料。

1.3 本实验研究的意义及内容

自从石墨负极材料的发展到了瓶颈之后，我们迫切的需要研究新型材料来从另外的方面来突破，自从知道了氧化温度和氧化时间可以优化铁材料的性能，我们就将目光聚集到研究

[10-15]

铁箔是否作为可充电锂离子电池的负极材料，而什么样条件下制得的铁箔用作电池负极材料性能较好。锂离子电池的负极材料，主要存在的问题是容量在充放电循环过程中发生严重衰减。铁箔通过电沉积法、氧化方法合成，也不可避免地发生了容量的衰减，容量保持率都还不理想。最近，很多研究者通过控制条件来调控铁基合金箔的结构，容量保持率得到了明

显地提高。

本文采用电沉积法、氧化制得铁基合金箔，通过电化学性能测试和充放电测试，研究了电

极材料氧化温度、氧化时间等对化学性能的影响。主要研究参数： (1)相同时间不同氧化温度下（加柠檬酸和不加柠檬酸）对铁箔的电池充放电性能的影响以及

其电循环性能分析。 (2)相同温度不同氧化时间对铁箔的电池充放电性能的影响以及其电循环性能分析。

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