本文關(guān)鍵詞：新型鋰離子電池正極材料氟化鈷的合成與電化學(xué)性能改性研究

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【摘要】：近年來金屬氟化物作為一種新型鋰離子電池正極材料因其高理論比容量和高理論電壓而受到特別的關(guān)注,其中氟化鈷的理論容量高達(dá)553 m Ah g-1,理論電壓2.85 V vs.Li+/Li,是極具潛力的正極材料,但已報(bào)導(dǎo)的研究十分有限,尚缺乏全面的研究。氟化鈷作為正極材料的最大問題是它的離子和電子傳導(dǎo)率低造成循環(huán)性能很差。本文通過一步水熱法合成氟化鈷,并針對材料導(dǎo)電性差的問題,通過表面包覆和原位復(fù)合的方法對材料的電化學(xué)性能進(jìn)行改善,并使用X射線衍射、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、氮?dú)馕摳綔y試、熱重分析測試、循環(huán)伏安測試、電池充放電測試等手段對復(fù)合材料的物理性質(zhì)和電化學(xué)性能做了較全面的分析測試。本課題使用離子液體作為綠色氟源,通過一步水熱法合成了微觀形貌為直徑1-3μm的Co F2微球。選擇碳納米管作為本課題電極構(gòu)筑的導(dǎo)電碳,合成的Co F2以50 m A g-1電流密度充放電循環(huán)首次放電容量500 m Ah g-1,但50次循環(huán)后容量只剩12 m Ah g-1。容量下降的主要因素包括材料本身低的電導(dǎo)率、充電過程發(fā)生的反應(yīng)可逆性較差和活性物質(zhì)會溶解在電解液中。通過物理吸附的方法讓合成的Co F2顆粒表面吸附一層葡萄糖分子,惰性氣氛下高溫分解留下一層薄的非晶態(tài)碳,起到提高材料導(dǎo)電性和減少活性物質(zhì)在電解液中溶解的作用。合成的Co F2@C復(fù)合材料以50 m A g-1電流密度充放電循環(huán)首次放電容量高達(dá)602 m Ah g-1,50循環(huán)后容量為44 m Ah g-1,即使以更高的100 m A g-1和200 m A g-1電流密度充放電循環(huán)經(jīng)過50次循環(huán)穩(wěn)定后容量也能保持40 m Ah g-1以上。這一結(jié)果表明碳包覆可以提高循環(huán)穩(wěn)定性和容量保持率。采用原位復(fù)合的方法制備了Co F2與石墨烯的復(fù)合材料。石墨烯均勻分散在溶液中后Co F2的形核與晶體生長都發(fā)生在石墨烯的表面,原位復(fù)合保證了Co F2與石墨烯的緊密結(jié)合。石墨烯包覆抑制了SEI膜的形成,降低了首次放電容量,但是循環(huán)性能提高明顯,以50 m A g-1電流密度充放電循環(huán)50次后容量還可以保持62m Ah g-1。證明石墨烯復(fù)合是提高Co F2電化學(xué)性能的有效途徑。本文針對Co F2導(dǎo)電性差和易溶解在電解液中的問題進(jìn)行了兩種不同思路的改性并都使得材料的電化學(xué)性能取得較大的提高。其次對Co F2及其復(fù)合材料進(jìn)行的較為全面的表征測試填補(bǔ)了Co F2作為鋰離子電池正極材料研究領(lǐng)域的一些空白。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM912

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1 李仕群;胡佳山;;粉煤灰物理化學(xué)性能評述[J];山東建材學(xué)院學(xué)報(bào);1989年01期

2 戴忠旭,詹暉,周運(yùn)鴻,桂嘉年,王仁卉;尖晶石鋰錳氧化物中氧缺陷對材料電化學(xué)性能的影響[J];武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版);2003年03期

3 龔茜，，譚攸庚;釕鈦錫氧化物陽極表面形態(tài)及電化學(xué)性能研究[J];氯堿工業(yè);1995年05期

4 屠德周;雷永泉;陳立新;呂光烈;魏范松;;退火處理對La-Mg-Ni-Co合金電化學(xué)性能的影響[J];浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2007年03期

5 余祖孝;陳建;郝世雄;韓選平;;添加劑對鋁陽極電化學(xué)性能的影響[J];電源技術(shù);2007年06期

6 孫泉勝;肖來榮;;Zn-0.3Bi-0.06Ti合金的制備與電化學(xué)性能[J];電源技術(shù);2012年03期

7 鄧凌峰;陳洪;;2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑的合成及電化學(xué)性能[J];材料導(dǎo)報(bào);2009年22期

8 許樹茂;陳杰勇;鄧淇彬;高愛梅;舒東;;不同摻炭比例對超級電池負(fù)極鉛膏電化學(xué)性能的影響[J];蓄電池;2013年05期

9 李運(yùn)姣,常建衛(wèi),李洪桂,趙中偉,孫召明,霍廣生,孫培梅;富鋰型摻鈷尖晶石鋰錳氧化物的結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能[J];中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2004年03期

10 李林艷;崔曉蘭;單忠強(qiáng);田建華;劉肖燕;;不同粘結(jié)劑對鋰-硫電池電化學(xué)性能的影響[J];功能材料;2014年11期

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1 郄富昌;彭慶文;唐致遠(yuǎn);;鋰離子電池負(fù)極材料Li_2ZnTi_3O_8/C納米顆粒的制備及其電化學(xué)性能[A];第30屆全國化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會論文集[C];2013年

2 李良超;郝仕油;林秋月;應(yīng)桃開;;納米氧化錳的制備及其電化學(xué)性能研究[A];第五屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集Ⅲ[C];2004年

3 劉志超;黨海軍;陳廣宇;張自祿;;氟化石墨的制備與電化學(xué)性能[A];第十三次全國電化學(xué)會議論文摘要集（上集）[C];2005年

4 張森;李志勇;;氟化處理對儲氫合金電化學(xué)性能的影響研究[A];第十三次全國電化學(xué)會議論文摘要集（下集）[C];2005年

5 季益剛;周益明;邵陽;戴躍華;俞燕青;王青;唐亞文;陸天虹;沈濤;;氫氧化鎳的低熱固相合成及其電化學(xué)性能[A];第十三次全國電化學(xué)會議論文摘要集（上集）[C];2005年

6 董怡辰;王振波;秦華;;炭包覆對動力鋰離子電池正極材料電化學(xué)性能影響[A];第22屆炭—石墨材料學(xué)術(shù)會論文集[C];2010年

7 侯磊;吳茂;何新波;曲選輝;;碳含量對磷酸釩鋰電化學(xué)性能的影響[A];第30屆全國化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會論文集[C];2013年

8 鄒紅麗;招睿雄;沈培康;;鎢摻雜LiFePO_4的合成和電化學(xué)性能研究[A];第二十八屆全國化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會論文集[C];2009年

9 樊小勇;江宏宏;黃令;孫世剛;;電鍍錫作為鋰離子電池負(fù)極材料的電化學(xué)性能研究[A];第十三次全國電化學(xué)會議論文摘要集（上集）[C];2005年

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1 ;鋅的性質(zhì)與用途[N];期貨日報(bào);2007年

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1 盧桂霞;過渡金屬氧化物鋰離子電池負(fù)極材料的制備及其電化學(xué)性能研究[D];山東大學(xué);2015年

2 胡梅娟;金屬氧化物基鋰/鈉離子電池負(fù)極材料制備與電化學(xué)性能研究[D];浙江大學(xué);2014年

3 劉芳延;基于綜纖維素制備炭基復(fù)合材料及其電化學(xué)性能研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2015年

4 江小劍;基于脫合金法的錳基微納結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑及其電化學(xué)性能研究[D];山東大學(xué);2015年

5 劉恩輝;鋰離子電池正極材料釩氧基化合物的制備及電化學(xué)性能研究[D];中南大學(xué);2004年

6 李濤;鋰離子電池用硅基材料電化學(xué)性能的研究[D];北京有色金屬研究總院;2013年

7 鄧洪貴;儲能用電極材料的制備及其電化學(xué)性能的研究[D];華東理工大學(xué);2013年

8 梅濤;層狀鈷基、碳基及其復(fù)合材料的合成表征與電化學(xué)性能研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

9 占丹;錳基化合物的形貌調(diào)控及其電化學(xué)性能研究[D];武漢大學(xué);2013年

10 王利娟;鋰離子動力電池電極材料的制備及其電化學(xué)性能研究[D];天津大學(xué);2013年

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1 栗志同;釩基材料的合成、表征及其電化學(xué)性能研究[D];華南理工大學(xué);2015年

2 王莎;多巴胺炭球及MOFs@硫復(fù)合材料的制備及其Li-S電池電化學(xué)性能研究[D];華南理工大學(xué);2015年

3 燕平;氫驅(qū)動化學(xué)反應(yīng)法制備Li_xal_ySi_z鋰離子電池負(fù)極材料及其電化學(xué)性能[D];浙江大學(xué);2015年

4 杜志玲;摻氮多孔碳的制備及其電化學(xué)性能研究[D];燕山大學(xué);2015年

5 宋巧蘭;新型離子液體的制備及其電化學(xué)性能研究[D];陜西科技大學(xué);2015年

6 黃文靜;新型導(dǎo)電聚合物-石墨烯電極材料的制備及電化學(xué)性能研究[D];南京理工大學(xué);2015年

7 康怡然;納米二氧化錳/碳材料復(fù)合電極材料的制備及其電化學(xué)性能的研究[D];鄭州大學(xué);2015年

8 張亦弛;低維氧化鉬納米材料微觀結(jié)構(gòu)及其電化學(xué)性能研究[D];南京理工大學(xué);2015年

9 李濤;Fe-Mn-Ti-C鋰離子電池負(fù)極材料的制備及其電化學(xué)性能研究[D];山東大學(xué);2015年

10 申亞舉;水系鋰離子電池負(fù)極材料LiTi_2(P0_4)_3的制備及性能研究[D];沈陽理工大學(xué);2015年

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