本文關鍵詞：基于導電基質復合電極材料制備及電化學性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：從便攜式電子設備到電動汽車,鋰離子電池的應用受到了廣泛的關注。相對于其它可充電電池,鋰離子電池具有較高的能量密度。目前,商業(yè)化的鋰離子電池負極材料是石墨碳,但是其較低的理論容量限制了它的使用。開發(fā)高容量負極材料是解決該問題的有效途徑。由于過渡金屬等氧化物材料具有較高的理論容量,所以得到了很多研究者的關注。經(jīng)過最近幾年的努力探索研究,制備了具有高比容量的過渡金屬氧化物負極材料,例如氧化鈷、氧化鎳、氧化錳和氧化鐵已經(jīng)成為非常有發(fā)展前景的負極材料,這些金屬氧化物的理論容量是石墨碳的2-3倍。然而,上述電極材料在鋰離子的嵌入和脫嵌過程中會產(chǎn)生嚴重的體積變化和應力,這些原因會導致電極的破裂和粉碎,使得電極材料在循環(huán)過程中發(fā)生能量衰退,限制了其在商業(yè)中的應用。與傳統(tǒng)的塊體材料相比,納米材料有較高的反應活性,優(yōu)良的電極動力學性能和大的比表面積,因此可以有效地提高電極材料的嵌鋰能力。針對上述問題,我們設計制備了多種高比容量的微納結構材料,并對其結構、形貌、組成等進行了表征。通過對材料進行電化學性能測試,系統(tǒng)地研究了它們的鋰離子存儲性能。本論文工作主要分為以下兩個方面:(1)基于導電基質氧化鈷納米結構電極材料的制備:首先通過水熱法合成水合氫氧氯化碳酸鈷鹽Co(CO3)0.35Cl0.20(OH)1.10·1.74H2O前驅體。再將一維納米結構的前驅體在氮氣氣氛中進行熱處理就得到組分不同的氧化鈷材料。在熱處理的過程中它的形貌沒有發(fā)生任何變化。最后將產(chǎn)物進行電化學性能測試,這些一維納米結構電極材料展現(xiàn)出了優(yōu)異的循環(huán)性能和高比容量性能。如此好的電化學性能主要歸因于該材料多孔一維結構和小體積構造。(2)基于導電基質氧化錳納米結構電極材料的制備:利用溫和的低溫化學合成方法分別在碳納米管和鎳箔表面直接生長上MnO2納米薄片。納米片和導電基質形成了一個類似的核殼結構,核為導電基質,殼為電化學活性物質。這樣的納米片復合結構非常有利于鋰離子的嵌入和脫出。作為負極進行電化學測試表明該材料具有高的可逆性能、高倍率充放電性能和長循環(huán)充放電能力。
【關鍵詞】：鋰離子電池 納米材料 導電基質 氧化物
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1;TM912
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-26
• 1.1 鋰離子電池基本原理10-12
• 1.2 納米材料的研究進展12-13
• 1.3 氧化物電極微納結構調控的研究13-18
• 1.3.1 氧化鈷微納材料的制備及電化學性能14-16
• 1.3.2 氧化錳微納材料的制備及電化學性能16-17
• 1.3.3 其它氧化物微納材料的制備及電化學性能17-18
• 1.4 導電基質復合微納電極材料的研究18-23
• 1.4.1 碳納米管導電基質18-21
• 1.4.2 石墨烯導電基質21-22
• 1.4.3 金屬導電基質導22-23
• 1.5 其它電極材料的研究23-25
• 1.6 本論文的主要研究內容25-26
• 第2章 鎳箔復合氧化鈷納米棒的制備及電化學性能的研究26-48
• 2.1 引言26-27
• 2.2 實驗部分27-30
• 2.2.1 實驗所需藥品及儀器27-29
• 2.2.2 實驗步驟29-30
• 2.2.3 材料結構表征和性能測試30
• 2.3 檢測結果與討論30-41
• 2.3.1 前驅體產(chǎn)物的XRD表征30-32
• 2.3.2 氮氣熱處理產(chǎn)物的XRD表征32-36
• 2.3.3 前驅體產(chǎn)物的SEM表征36-37
• 2.3.4 氮氣中熱處理后產(chǎn)物的SEM表征37-40
• 2.3.5 產(chǎn)物CoO的TEM表征40-41
• 2.4 電化學性能測試41-47
• 2.4.1 電池的組裝41
• 2.4.2 電化學性能測試41-47
• 2.5 本章小結47-48
• 第3章 導電基質復合氧化錳電極材料的制備48-66
• 3.1 引言48-49
• 3.2 CNT復合MnO2的實驗部分49-52
• 3.2.1 實驗所需化學藥品及儀器49-51
• 3.2.2 實驗步驟51
• 3.2.3 產(chǎn)品分析與表征51-52
• 3.3 結果與討論52-56
• 3.3.1 產(chǎn)品XRD分析表征52-53
• 3.3.2 產(chǎn)物IR表征53-54
• 3.3.3 產(chǎn)物微觀結構SEM和TEM表征54-56
• 3.4 電化學性能測試56-59
• 3.4.1 電池的組裝56
• 3.4.2 電化學性能測試56-59
• 3.5 鎳箔復合MnO_2的實驗部分59-61
• 3.5.1 實驗所需藥品及儀器59-60
• 3.5.2 實驗步驟60-61
• 3.5.3 材料結構表征和性能測試61
• 3.6 檢測結果與討論61-63
• 3.6.1 產(chǎn)品XRD分析表征61-62
• 3.6.2 產(chǎn)物的SEM和TEM表征62-63
• 3.7 電化學性能測試63-65
• 3.7.1 電池的組裝63
• 3.7.2 電化學性能測試63-65
• 3.8 本章小結65-66
• 第4章 結論66-67
• 參考文獻67-76
• 在學研究成果76-77
• 致謝77

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