本文關(guān)鍵詞：鈷錫納米陣列結(jié)構(gòu)的制備及其作為鋰離子電池負極材料的應用研究

  更多相關(guān)文章： 納米線 四氧化三鈷 核殼結(jié)構(gòu) 鋰離子電池 負極材料

【摘要】：隨著人類社會的迅猛發(fā)展,能源的重要性越來越凸顯。傳統(tǒng)化石燃料的大規(guī)模開發(fā)和使用帶來了環(huán)境污染和生態(tài)破壞,能源危機和環(huán)境惡化已然成為人類社會必須面對的巨大挑戰(zhàn)。因此,開發(fā)新型可再生能源、實現(xiàn)能源的高效儲存和利用成為了全球科學研究的焦點。鋰離子電池高效環(huán)保,在清潔能源的重要性越來越凸顯。負極材料是鋰離子電池的重要組成部分。目前商業(yè)化負極材料主要為石墨。但石墨比容量較低,不能適應日益發(fā)展的鋰離子電池的需求,因此需要尋求新型負極材料。氧化物和錫等負極材料,具有良好的電化學行為及高的比容量,是研究的焦點。目前氧化物和錫負極材料仍然存在充放電過程中穩(wěn)定性差等缺點。本論文的主要研究內(nèi)容針對鋰離子電池負極材料在充放電過程中存在的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、循環(huán)性能較差的缺點,采用納米陣列、復合形成核殼結(jié)構(gòu)等手段,提高C0304等負極材料電化學性能。本文采用水熱與磁控濺射相結(jié)合的方法制備了Co3O4-Sn核殼納米線陣列電極。Sn層的引入提高了C0304納米陣列的導電性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,Co3O4-Sn納米線的電化學性能相比于單純的C0304納米線有了很大的改善。Co3O4-Sn納米線電極在電流密度為300mAg-1時,首次放電比容量為1078.5 mAh g-1。50次循環(huán)后放電容量為773.1 mAhg-1,遠高于單純的Co3O4納米線電極(471.2 mAh g-1)。為了更充分地說明核殼結(jié)構(gòu)納米陣列的優(yōu)異性能,本文還對比了CoO-Sn納米陣列和CoO納米陣列的循環(huán)性能和倍率性能,實驗結(jié)果也證明了核殼納米線的優(yōu)越性。采用兩步熱處理的方法制備出了Co納米線,再通過濺射的方法制得了Co-Sn核殼結(jié)構(gòu)納米線。Co-Sn核殼結(jié)構(gòu)納米線陣列在0.5C電流密度下,首次放電容量為975 mAhg-1,并且放電容量曲線比平板Sn平緩。在50次循環(huán)之后放電容量為710.8mAhg-1,而平板Sn在50次循環(huán)后容量只有396.6 mAh g-1。復合納米線陣列良好的電化學性能歸功于納米線陣列的獨特結(jié)構(gòu)。陣列化核殼結(jié)構(gòu)一方面提高了電極材料的導電性,導致庫倫效率的提高；另一方提高了材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,使材料的循環(huán)性能得到很大的提高。
【關(guān)鍵詞】：納米線 四氧化三鈷 核殼結(jié)構(gòu) 鋰離子電池 負極材料
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1;TM912
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-28
• 1.1 引言10-11
• 1.2 鋰離子電池概述11-14
• 1.2.1 鋰離子電池的組成及特性11
• 1.2.2 鋰離子電池工作原理11-12
• 1.2.3 鋰離子電池優(yōu)缺點12-14
• 1.3 鋰離子電池正極材料14-16
• 1.3.1 層狀化合物LiMO_2正極材料15
• 1.3.2 尖晶石型LiMn_2O_4正極材料15-16
• 1.4 鋰離子電池負極材料16-20
• 1.4.1 碳負極材料16-17
• 1.4.2 合金化型負極材料17
• 1.4.3 過渡族金屬氧化物負極材料17-20
• 1.5 三維納米結(jié)構(gòu)電極作為鋰離子電池負極的研究現(xiàn)狀20-25
• 1.5.1 三維納米結(jié)構(gòu)電極簡介20
• 1.5.2 三維納米電極結(jié)構(gòu)電極的優(yōu)點20-21
• 1.5.3 三維納米電極結(jié)構(gòu)電極的研究現(xiàn)狀21-25
• 1.6 本論文的選題依據(jù)和主要研究內(nèi)容25-28
• 第二章 實驗設備和方法28-34
• 2.1 實驗試劑和儀器28-29
• 2.1.1 試驗藥品28
• 2.1.2 實驗儀器28-29
• 2.2 主要實驗設備29-30
• 2.2.1 水熱釜29
• 2.2.2 真空管試退火爐29
• 2.2.3 磁控濺射系統(tǒng)29-30
• 2.3 材料表征30-32
• 2.4 器件制備32-33
• 2.5 電化學性能測試33-34
• 第三章 Co_3O_4-Sn核殼結(jié)構(gòu)納米線陣列電極34-46
• 3.1 引言34-35
• 3.2 Co_3O_4-Sn核殼結(jié)構(gòu)納來線陣列材料制備35-36
• 3.3 Co_3O_4-Sn核殼結(jié)構(gòu)納米線陣列物相及微觀形貌分析36-38
• 3.4 Co_3O_4-Sn核殼結(jié)構(gòu)納來線陣列電化學性能表征38-42
• 3.5 三維納米陣列與平板電極性能對比42-44
• 3.6 本章小結(jié)44-46
• 第四章 Co-Sn核殼結(jié)構(gòu)納米線陣列性能研究46-62
• 4.1 引言46-47
• 4.2 Co-Sn核殼結(jié)構(gòu)納米線的制備47-50
• 4.2.1 Co納米線陣列的制備47-50
• 4.2.2 Co-Sn核殼結(jié)構(gòu)納米陣列的制備50
• 4.3 Co-Sn核殼結(jié)構(gòu)納米陣列的物理表征50-53
• 4.4 Co-Sn核殼結(jié)構(gòu)納米陣列的電化學性能表征53-57
• 4.5 Sn層厚度對Co-Sn納米陣列循環(huán)性能的影響57-59
• 4.6 本章小結(jié)59-62
• 第五章 全文總結(jié)62-64
• 參考文獻64-74
• 致謝74-76
• 個人簡介76-78
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文與取得的其他研究成果78

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉霞;;利用納米陣列技術(shù) 基因測序成本降至5000美元[J];科學咨詢(決策管理);2009年12期

2 林莎莎;鐘福新;;一維納米陣列的制備及其在傳感器中的應用[J];梧州學院學報;2009年06期

3 王斌;羊鉞;劉磊;;基于泊肅葉公式的納米陣列孔徑測量[J];機械工程與自動化;2011年04期

4 左娟,孫嵐,林昌健;納米陣列結(jié)構(gòu)功能材料的制備、性質(zhì)及應用[J];電子元件與材料;2003年12期

5 郭子政;宣志國;張院生;安彩虹;;納米陣列膜磁性質(zhì)的蒙特卡羅模擬[J];信息記錄材料;2008年03期

6 李會峰;黃運華;張躍;高祥熙;趙婧;王建;;摻銦氧化鋅納米陣列的制備、結(jié)構(gòu)及性質(zhì)研究[J];物理學報;2009年04期

7 ;創(chuàng)新地圖[J];IT經(jīng)理世界;2012年07期

8 王宇;劉浪;吳大平;郭玉忠;王劍華;;納米陣列和納米晶薄膜錫電極性質(zhì)的電化學研究[J];稀有金屬材料與工程;2012年09期

9 林紅巖;于翠艷;許濤;;氧化鋁模板制備鎳納米陣列[J];新技術(shù)新工藝;2006年08期

10 李嬈;劉冬雪;狄月;朱亞彬;;基于電泳法和磁控濺射技術(shù)制備金納米陣列[J];物理實驗;2013年06期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 甘小燕;李效民;高相東;邱繼軍;諸葛福偉;;一維半導體納米陣列的制備及其在太陽電池中的應用[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

2 吳明Z;楊賢鋒;趙豐華;周強;田俐;;氧化物納米陣列材料的液相制備和結(jié)構(gòu)調(diào)控[A];第十二屆固態(tài)化學與無機合成學術(shù)會議論文摘要集[C];2012年

3 楊秋;劉熙俊;劉軍楓;孫曉明;;多級納米陣列及其催化性能研究[A];中國化學會第29屆學術(shù)年會摘要集——第34分會：納米催化[C];2014年

4 楊秋;陸之毅;李甜;劉軍楓;孫曉明;;多層級納米陣列的合成及其超電容性能研究[A];中國化學會第29屆學術(shù)年會摘要集——第24分會：化學電源[C];2014年

5 唐紀琳;Andreas Ebner;Uwe B.Sleytr;Nicola Ilk;Peter Hinterdorfer;;基于功能化S-層蛋白納米陣列的單分子識別[A];中國化學會第27屆學術(shù)年會第09分會場摘要集[C];2010年

6 陳鵬磊;高鵬;劉鳴華;;氣/液二維界面上的超分子組裝：構(gòu)鍵規(guī)則微/納米陣列結(jié)構(gòu)的簡單便捷的方法[A];中國化學會第十一屆膠體與界面化學會議論文摘要集[C];2007年

7 安哲;何靜;;水滑石納米陣列納微結(jié)構(gòu)提高酶電子傳遞性能[A];中國化學會第28屆學術(shù)年會第1分會場摘要集[C];2012年

8 季書林;葉長輝;張立德;;復配無機光吸附層的垂直排列的氧化物納米陣列太陽能電池研究進展[A];安徽新能源技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展博士科技論壇論文集[C];2010年

9 孫萍;徐嶺;趙偉明;李衛(wèi);徐駿;馬忠元;黃信凡;陳坤基;;基于膠體球刻蝕法制備的有序半導體納米陣列及其光學性質(zhì)的研究[A];第十六屆全國半導體物理學術(shù)會議論文摘要集[C];2007年

10 倪賽力;常永勤;陳喜紅;張寅虎;多永正;強文江;龍毅;;氧化鋅納米陣列場發(fā)射性能研究[A];第六屆中國功能材料及其應用學術(shù)會議論文集（2）[C];2007年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 ;納米陣列實現(xiàn)Tb級存儲密度[N];計算機世界;2003年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陸之毅;納米陣列合成及其電化學性能研究[D];北京化工大學;2015年

2 楊秋;多層級納米陣列的構(gòu)筑及其電化學性能研究[D];北京化工大學;2015年

3 王霖;SiC納米陣列結(jié)構(gòu)調(diào)控及其場發(fā)射特性研究[D];北京科技大學;2016年

4 郭迪;金屬氧化物納米陣列結(jié)構(gòu)的合成及其超電容性能的研究[D];湖南大學;2015年

5 周張凱;貴金屬納米陣列等離激元光學性質(zhì)研究[D];武漢大學;2011年

6 邊捷;納米陣列圖案表面浸潤性研究[D];南京大學;2014年

7 任鑫;一維TiO_2與ZnO納米陣列的設計、制備及性能研究[D];上海交通大學;2011年

8 周正基;一維單晶TiO_2納米陣列的可控制備及其在太陽能電池中的應用研究[D];河南大學;2013年

9 于曉游;V,Mo氧化物納米陣列的制備及鋰電性能研究[D];北京化工大學;2014年

10 劉熙俊;Fe-Co基氧化物納米陣列的構(gòu)筑及其電催化性能研究[D];北京化工大學;2014年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 翁習文;過渡金屬氧化物納米陣列的設計合成與性能研究[D];北京化工大學;2013年

2 張永輝;模板法構(gòu)筑銀膜陷阱結(jié)構(gòu)及其在抑制微放電中的應用[D];陜西科技大學;2015年

3 韓建華;ZnO/硫化物核/殼納米陣列及其光伏性能研究[D];天津城建大學;2015年

4 喬惠玲;基于表面微納結(jié)構(gòu)的單晶硅太陽能電池減反增效性能研究[D];燕山大學;2015年

5 楊劍波;石墨烯/ZnO納米陣列復合材料制備及性能[D];中國地質(zhì)大學;2015年

6 陳春梅;陽極氧化法制備4H-SiC納米陣列與結(jié)構(gòu)調(diào)控及其光電特性[D];太原理工大學;2016年

7 宋飛;鋰離子納米陣列電極材料的制備及電化學性能研究[D];東南大學;2015年

8 王玉珍;基于金屬納米陣列的中紅外超分辨率成像研究[D];蘭州大學;2016年

9 鐘本鑌;嵌段共聚物膠束法制備納米陣列及其熒光增強效應研究[D];廣東工業(yè)大學;2016年

10 吳滿;鈷錫納米陣列結(jié)構(gòu)的制備及其作為鋰離子電池負極材料的應用研究[D];浙江大學;2016年

，

本文編號：880030