發(fā)布時間：2017-07-20 08:24

  本文關鍵詞：金屬氧化物（硫化物）碳纖維復合材料的制備及儲鋰性能研究

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【摘要】：近年來,隨著經濟的發(fā)展和社會的進步,人們對能源的需求日益倍增,鋰離子電池由于體積小、質量輕、循環(huán)性能好、工作電壓寬、自放電小、無記憶效應等優(yōu)點而受到人們的廣泛關注。然而鋰離子電池在能量密度和功率密度方面遠遠不能滿足人們的需求,這限制了鋰離子電池應用。因此,目前解決這一問題較為有效的方法是在導電基底上生長納米材料。本文采用水熱法在碳纖維上成功生長不同種類的過渡金屬氧化物(硫化物),探究它們作為鋰離子電池負極材料的優(yōu)勢。研究內容包括以下幾點：(1)通過水熱反應和后續(xù)的熱處理成功在碳纖維上制備了NiCo2O4納米線,并將其直接應用在鋰離子電池的負極材料中,NiCo2O4/碳纖維復合材料在200 mAg-1電流密度循環(huán)時,表現出很高的容量(1408.4 mA h g-1),同時還具有較好的循環(huán)穩(wěn)定性,循環(huán)53次后的容量為913mAhg-1。研究結果表明NiCo2O4/碳纖維復合材料具有較大的比表面積。(2)采用溶劑法在碳纖維上生長了Ni-Co前驅體納米針,隨后經過熱處理獲得NiO-CoO/碳纖維納米刷復合材料,并進一步深入研究了NiO-CoO/碳纖維納米刷復合材料的生長機制。NiO-CoO/碳纖維納米刷表現出良好的電化學性能,因此被用作鋰離子電池的負極材料。NiO-CoO/碳纖維納米刷可逆比容量為692 mAhg-1,在200 mA g-1電流密度下循環(huán)200次后,其比容量達到801 mA h g-1,該電極材料具有優(yōu)秀的倍率性能。這主要歸咎于NiO-CoO/碳纖維納米刷獨特的微納結構,即較好的電子導電碳纖維形成了良好的導電網絡, NiO-CoO納米針直接生長在碳纖維表面上可避免團聚和結構坍塌,同時納米尺寸的電極材料縮短了離子遷移的距離,多重效應的綜合作用使NiO-CoO/碳纖維納米刷電極材料發(fā)揮出良好的儲鋰性能。(3)采用簡單可行的水熱法在碳纖維上合成MoS2納米片,并將其作為鋰離子電池負極材料來研究進一步研究MoS2/碳纖維復合材料的電化學性能,該電極材料具有較高的容量743.43mAhg-1 (電流密度為200mAg-1),在300次循環(huán)后,容量為初始容量的68.54%,表明MoS2/碳纖維復合材料不僅具有較好的循環(huán)穩(wěn)定性,而且具有很好的倍率性能。因此,MoS2/碳纖維復合材料是一種理想的鋰離子電池負極材料。
【關鍵詞】：NiCo_2O_4/碳纖維復合材料 NiO-CoO/碳纖維納米刷 MoS_2/碳纖維復合材料 鋰離子電池
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ342.742;TB33
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 緒論13-26
• 1.1 鋰離子電池13-20
• 1.1.1 鋰離子電池的發(fā)展13-14
• 1.1.2 鋰離子電池的特性及應用14-15
• 1.1.3 鋰離子電池的工作原理15-16
• 1.1.4 鋰離子電池材料16-20
• 1.2 過渡金屬氧化物復合材料的概況及其儲鋰性能研究20-23
• 1.2.1 過渡金屬氧化物的儲鋰性能研究20-22
• 1.2.2 過渡金屬氧化物復合材料的儲鋰性能研究22-23
• 1.3 過渡金屬硫化物的概況及其儲鋰性能研究23-25
• 1.3.1 二硫化鉬的儲鋰性能研究23-24
• 1.3.2 其他硫化物的儲鋰性能研究24-25
• 1.4 論文依據和研究內容25-26
• 1.4.1 論文依據25
• 1.4.2 研究內容25-26
• 第2章 NiCo_2O_4/碳纖維復合材料的制備及其儲鋰性能研究26-33
• 2.1 前言26-27
• 2.2 實驗部分27-28
• 2.2.1 實驗試劑27
• 2.2.2 實驗設備27-28
• 2.2.3 電極材料的制備28
• 2.3 結果與討論28-32
• 2.3.1 NiCo_2O_4/碳纖維復合材料的形貌表征和結構分析28-30
• 2.3.2 NiCo_2O_4/碳纖維復合材料鋰電性能的測試30-32
• 2.4 本章小結32-33
• 第3章 NiO-CoO/碳纖維納米刷的制備及其儲鋰性能的研究33-44
• 3.1 前言33-34
• 3.2 實驗部分34-36
• 3.2.1 實驗試劑34
• 3.2.2 實驗設備34-35
• 3.2.3 電極材料的制備35-36
• 3.3 結果與討論36-43
• 3.3.1 NiO-CoO/碳纖維納米刷的形貌表征36-40
• 3.3.2 NiO-CoO納米針的生長過程及形成機理40-41
• 3.3.3 電極材料鋰電性能的測試41-43
• 3.4 本章小結43-44
• 第4章 MoS_2/碳纖維核殼結構的制備及其儲鋰性能的研究44-50
• 4.1 前言44-45
• 4.2 實驗部分45-46
• 4.2.1 實驗試劑45
• 4.2.2 實驗設備45-46
• 4.2.3 電極材料的制備46
• 4.3 結果與討論46-49
• 4.3.1 MoS_2/碳纖維的形貌表征46-47
• 4.3.2 電極材料的鋰電性能測試47-49
• 4.4 本章小結49-50
• 結論與展望50-52
• 參考文獻52-62
• 致謝62-63
• 附錄A (攻讀碩士學位期間所發(fā)表的學術論文目錄)63

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本文編號：567084