TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA VẬT LÝ
-------------------------------------------
LÊ THỊ NGỌC LÂM
VẬT LIỆU ĐIỆN CỰC A-NỐT CHO PIN LI-ION
Chuyên ngành: Vật lí chất rắn
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Người hướng dẫn khoa học
PGS.TS Lê Đình Trọng
Hà Nội – 2018
LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Vật Lý, các thầy cô giáo trong
khoa Vật Lý đã tạo điều kiện cho em hoàn thành bản khóa luận này. Và đặc biệt em
xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS, TS Lê Đình Trọng đã trực tiếp hướng dẫn,
giúp đỡ em với những chỉ dẫn khoa học quý giá trong quá trình nghiên cứu hoàn
thành bản khóa luận tốt nghiệp này. Mặc dù có nhiều cố gắng để thực hiện đề tài một
cách hoàn chỉnh song do lần đầu mới làm quen với công tác nghiên cứu khoa học,
tiếp cận thực tế cũng như hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm nên không thể tránh
khỏi những thiếu sót nhất định mà bản thân chưa thấy được.
Em rất mong nhận được sự góp ý của quý Thầy Cô giáo và các bạn để khóa
luận của em được hoàn chỉnh hơn.
Hà Nội, tháng 5 năm 2018
Sinh viên
Lê Thị Ngọc Lâm
LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan:
Khóa luận tốt nghiệp với đề tài “Vật liệu điện cực a-nốt cho pin Li-ion” được
hoàn thành với sự cố gắng của bản thân cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo,
PGS. TS Lê Đình Trọng, em xin cam đoan khóa luận này là thành quả của quá trình
làm việc nghiêm túc của bản thân và nội dung của khóa luận không trùng lặp với các
công trình nghiên cứu của các tác giả trước đã công bố.
Hà Nội, tháng 5 năm 2018
Sinh viên
Lê Thị Ngọc Lâm
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1
1. Lí do chọn đề tài ...................................................................................................... 1
2. Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu ............................................................................... 2
3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu .............................................................................. 2
4. Nhiệm vụ nghiên cứu .............................................................................................. 2
5. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................... 2
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ................................................................ 2
7. Bố cục của khóa luận: ............................................................................................. 2
NỘI DUNG ................................................................................................................. 4
Chương 1: PIN LI-ION ............................................................................................... 4
1.1. Nguyên tắc hoạt động và cấu tạo của pin Li-ion.................................................. 4
1.1.1. Pin liti ................................................................................................................ 4
1.1.2. Pin ion liti (Li-ion) ............................................................................................ 5
1.1.2.1. Đặc điểm, cấu tạo pin ion liti ......................................................................... 5
1.1.2.2. Nguyên lý hoạt động của pin ion liti .............................................................. 7
1.2. Chất điện ly .......................................................................................................... 8
1.3. Vật liệu tích trữ ion .............................................................................................. 8
Chương 2: VẬT LIỆU ĐIỆN CỰC ANÔT CHO PIN Li-ION ................................ 10
2.1. Phân loại vật liệu a-nốt cho pin Li-ion ............................................................... 10
2.2. Đặc trưng cấu trúc, tính chất điện hóa của vật liệu điện cực a-nốt .................... 10
2.2.1. Vật liệu chèn/thoát .......................................................................................... 10
2.2.1.1. Cacbon cứng ................................................................................................. 10
2.2.1.3. Graphene ...................................................................................................... 13
2.2.2. Họ vật liệu a-nốt dựa trên titanium oxide ....................................................... 15
2.2.2.2. Titanium dioxide (TiO2) ............................................................................... 17
2.2.3.1. Silicon (Si) ................................................................................................... 21
2.2.3.2. Silicon monoxit (SiO) .................................................................................. 22
2.2.3.3. Germanium (Ge) .......................................................................................... 23
2.2.3.4. Oxit thiếc (SnO2) .......................................................................................... 26
2.2.4. Vật liệu chuyển đổi ......................................................................................... 29
2.2.4.1. Sắt ô-xít ........................................................................................................ 29
2.2.4.2. Coban oxit .................................................................................................... 32
2.2.4.3. Kim loại (MPx) ............................................................................................. 34
2.2.4.4. Sunfua kim loại (MSx) và nitrua (MNx) ....................................................... 37
Chương 3: TRIỂN VỌNG CỦA VẬT LIỆU ĐIỆN CỰC A-NỐT .......................... 42
3.1. Những thách thức trong công nghệ pin Li-ion ................................................... 42
3.2. Xu hướng phát triển vật liệu điện cực a-nốt ..................................................... 44
KẾT LUẬN ............................................................................................................... 45
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 46