從便攜式電子設(shè)備(如手機(jī)、筆記本電腦等)的快速發(fā)展,到如今電動(dòng)汽車的廣泛使用,鋰離子電池展現(xiàn)出極好的應(yīng)用前景。然而有限的能量密度限制了它的很多實(shí)際應(yīng)用。因此,擁有高能量以及高能量密度的鋰離子電池引發(fā)了電池領(lǐng)域的研究熱潮。開發(fā)新型的高性能負(fù)極材料更是大勢(shì)所趨。由于M_O在電子轉(zhuǎn)移過程中存在各種氧化態(tài),因此容易制備出形貌特殊和理論容量高的鉬酸鹽。但是目前制備出的很多鉬酸鹽存在導(dǎo)電性差、體積膨脹嚴(yán)重等問題,影響了它的電化學(xué)性能。因此,通過制備特殊形貌和碳包覆等方法研究出高性能的負(fù)極材料成為了我們研究的重點(diǎn)。本論文的主要研究工作包括:(1)通過溶膠-凝膠法合成了Li_2MoO_4,并采用在空氣氛圍就可低溫碳化的蘋果酸作為碳源制備出了Li_2MoO_4@C復(fù)合材料。碳包覆后的Li_2MoO_4是多孔結(jié)構(gòu),這種孔狀結(jié)構(gòu)有利于鋰離子反復(fù)脫嵌,有利于提高Li_2MoO_4的循環(huán)性能。Li_2MoO_4@C第一次脫鋰容量為681mAh g~(-1),反復(fù)循環(huán)100周以后,容量保持率達(dá)到89.7%。(2)采用固相法合成了潛在的鋰離子負(fù)極材料Li_2Mo_4O_(13)。此方法具有操作簡(jiǎn)便、環(huán)境友好且可大量合成等優(yōu)點(diǎn)。Li_2Mo_4O_(13)首次充電鋰容量較高(749mAh g~(-1)),前15周容量有些衰減,到了15周之后材料結(jié)構(gòu)基本穩(wěn)定,容量保持在500 mAh g~(-1)左右。循環(huán)100周后的Li_2Mo_4O_(13),其容量還有457mAh g~(-1)。(3)本實(shí)驗(yàn)用低溫熔鹽的方法制備出特殊形貌K_2Mo_4O_(13)微米帶。為了進(jìn)一步提高它的電化學(xué)性能,我們又對(duì)其進(jìn)行碳包覆,制備出納米帶K_2Mo_4O_(13)/C復(fù)合物。同時(shí),首次將K_2Mo_4O_(13)/C作為鋰離子電池負(fù)極材料,并研究了它的儲(chǔ)鋰性能。我們的測(cè)試結(jié)果顯示,K_2Mo_4O_(13)/C復(fù)合物表現(xiàn)出非常高的容量以及優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。我們的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,K_2Mo_4O_(13)/C復(fù)合物的首充容量為837mAh g~(-1),不斷循環(huán)200周后容量還可保持在649mAh g~(-1),占初始充電容量的77.5%。總之,本論文不僅研究出高性能的堿金屬鉬酸鹽作為鋰離子電池負(fù)極材料,而且為今后開發(fā)新型的高性能負(fù)極材料提供一定的參考價(jià)值。
【學(xué)位單位】：山西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM912
【部分圖文】：

圖 1-1 鋰離子充放電機(jī)理當(dāng)電池在充電時(shí)，Li+從正極材料的晶格中極，嵌入到負(fù)極材料的結(jié)構(gòu)中，此時(shí)，正極材處于富鋰狀態(tài)。而且為了保持正負(fù)極間的電回到負(fù)極。在這種情況下，負(fù)極嵌入鋰離子與此同時(shí)，同樣數(shù)量的電子從外電路再次返而實(shí)現(xiàn)電能和化學(xué)能之間的轉(zhuǎn)換。中，我們一般選取過渡金屬嵌鋰氧化物為正的鋰離子電池，其電化學(xué)反應(yīng)可表示為：其LiMO2 LiXMO2+ x Li++ x e－(正極6C + x Li++ x e－ LiXC (負(fù)極

圖 1-2 MoO2晶體結(jié)構(gòu)多年前，人們就開始對(duì) MoO2的儲(chǔ)鋰機(jī)理進(jìn)行研究學(xué)方面的發(fā)展緩慢，因此它的電化學(xué)儲(chǔ)鋰性能的研目前，人們提出幾種 MoO2嵌鋰機(jī)理，但有些仍有機(jī)理主要總結(jié)為以下四種：電子插入機(jī)理+ x Li++ xe-1 LixMoO2(0<x<1)程中，晶體結(jié)構(gòu)決定了 Li+的存儲(chǔ)位點(diǎn)，并且位點(diǎn)的則或者微米尺寸的 MoO2一般都是插入反應(yīng)，其理 MoO2理論容量低并且穩(wěn)定性差，主要是由于在進(jìn)晶系(0<x<0.5)轉(zhuǎn)變?yōu)檎本?0.45<x<0.79)[27]。電子轉(zhuǎn)換機(jī)理+ 4 Li++4e-1 Mo+2Li2O

圖 1-3 MoO3晶體結(jié)構(gòu)十多年里，MoO3作為鋰離子電池負(fù)極材料，引起壓在 0.01～3.0V 時(shí)，MoO3的儲(chǔ)鋰機(jī)理為：6 Li++6e-1 Mo+3Li2O理論容量高達(dá) 1117 mAh g-1，大約是商品化石墨負(fù)極離子和電子導(dǎo)電性差，影響了它的電化學(xué)性能。因：納米結(jié)構(gòu)、與碳材料復(fù)合等，來提高它的容量、Kang 等人通過噴霧熱解以及進(jìn)一步熱處理的方法將底上[46]。在電流密度為 2000mA/g，復(fù)合物的初始容周后，容量還有 975mAh g-1。人用水熱法合成超長(zhǎng)的 MoO3納米帶，其平均長(zhǎng)度

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