【摘要】：近年來(lái),伴隨著能源資源的日益枯竭和環(huán)境問(wèn)題的日漸嚴(yán)重,發(fā)展適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的清潔能源和儲(chǔ)能系統(tǒng)已成為當(dāng)務(wù)之急。鋰離子電池因其具有高效、成本低、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn),已成為高性能電池的代表,廣泛用于手機(jī)、筆記本、相機(jī)等高耗能電子設(shè)備。傳統(tǒng)的石墨負(fù)極材料由于理論比容量較低,限制了其在電動(dòng)汽車(chē)(EV)以及混合動(dòng)力汽車(chē)(HEV)等大型電子設(shè)備方面的發(fā)展。因此,發(fā)展新一代高容量、高功率、安全穩(wěn)定以及長(zhǎng)續(xù)航鋰離子電池負(fù)極材料已成為當(dāng)前急待攻克的難題。納米材料具有表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng),是納米材料科學(xué)中最富有活力的領(lǐng)域。納米材料在光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)以及電化學(xué)等方面顯示出許多奇異的特性,因而在生物、信息、能源、環(huán)境、宇航等高科技領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。其中空心多孔的過(guò)渡金屬氧化物納米材料由于其獨(dú)特的尺寸和結(jié)構(gòu)、大的比表面積和小的體積效應(yīng),使其成為設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)新一代高容量、高性能鋰離子電池負(fù)極材料的研究熱點(diǎn)之一。本論文以納米級(jí)的過(guò)渡金屬氧化物為研究對(duì)象,研究其作為鋰離子電池負(fù)極材料的電化學(xué)性能。主要合成了還原氧化石墨烯包覆多孔三氧化二錳納米球、氮摻雜碳層包覆多孔氧化錳納米球兩種納米復(fù)合材料。應(yīng)用多種表征手段對(duì)合成的復(fù)合材料進(jìn)行形貌、結(jié)構(gòu)和組成的分析,并研究了其作為鋰離子電池負(fù)極材料在能量存儲(chǔ)方面的應(yīng)用。主要工作如下:1、合成含氮的長(zhǎng)鏈有機(jī)配體(HL10),并與乙酸錳在油浴條件下通過(guò)簡(jiǎn)單的配位自組裝反應(yīng)得到前驅(qū)體(Mn(OAc)2-C-8),經(jīng)過(guò)高溫處理得到多孔三氧化二錳納米球(Mn2O3 NSs)。對(duì)比研究其作為負(fù)極材料在鋰離子電池方面的應(yīng)用,由于本身結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性,在循環(huán)過(guò)程中造成了嚴(yán)重的不可逆的容量損失。2、以多孔三氧化二錳納米球(Mn2O3 NSs)為原料,經(jīng)過(guò)氧化石墨烯在納米球表面自組裝包覆及水合肼還原過(guò)程,合成還原氧化石墨烯包覆三氧化二錳(Mn2O3@r GO)復(fù)合材料。該材料作為鋰離子電池負(fù)極材料時(shí)展現(xiàn)了很好的電化學(xué)性能。3、通過(guò)多巴胺聚合反應(yīng)和高溫碳化的方法制得核殼結(jié)構(gòu)的氮摻雜的多孔碳包覆氧化錳(Mn O@NC)復(fù)合材料。氮摻雜的碳層很好地維持了多孔氧化錳在充放電過(guò)程中形貌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及提高了整個(gè)電極材料的導(dǎo)電性。因而,研究其作為負(fù)極材料在鋰離子電池方面的應(yīng)用時(shí),該復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的儲(chǔ)鋰性能。
【圖文】：

a）Si-Ni/C 復(fù)合物的 SEM 圖；（b）純 Si、Carcon、Si-carbon 和 Si-N的循環(huán)性能。2）錫基材料基材料作為鋰離子電池負(fù)極材料具有較高的比容量，同時(shí)也存在首圈

圖 1.6 部分轉(zhuǎn)化類(lèi)負(fù)極材料的首次放電比容量物（如 MnO、Mn2O3、FeO、Co3O4、CuO 等較高的理論比容量（1000 mAh g-1左右）、高以及安全性好等優(yōu)點(diǎn)，因而受到了廣泛的關(guān)
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：O611.4;TM912

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2624537