發(fā)布時間：2020-11-07 18:57

　　 金屬有機框架(MOFs)材料是一種具有良好結(jié)晶度、由金屬中心和有機配體構(gòu)成的多孔材料。近年來,MOFs材料以其可控多變的結(jié)構(gòu)、豐富的電化學(xué)活性位點以及離子擴散通道大等突出特點在鋰離子電池負(fù)極材料和電容器方面得到了廣泛的關(guān)注。但在電池方面,目前鋰離子電池的實際性能遠遠達不到人們的要求和期望,因此,探究高性能的鋰電池電極材料已成為科研工作者們關(guān)注的熱點。本文將兩種MOF材料引入鋰離子電池中,分別開發(fā)了兩種具有發(fā)展?jié)摿Φ匿囯x子電池正負(fù)極材料,并驗證了其優(yōu)越的電化學(xué)性能。本文的主要包括以下兩部分內(nèi)容:(1)我們通過一種改進的溶劑熱法,合成了具有良好結(jié)晶度的菱柱狀Co_2(DOBDC)MOF材料。將其用于鋰離子電池負(fù)極時,Co_2(DOBDC)MOF電極在100 mA g~(-1)電流密度下,循環(huán)100圈之后仍能保持878.5 mA g~(-1)的可逆容量,并且在500 mA g~(-1)的電流密度下循環(huán)200圈后達到526.1 mAh g~(-1)的容量。此外,Co_2(DOBDC)MOF保持了優(yōu)異的倍率性能(即使在2 A g~(-1)的倍率下,仍可保留408.2 mAh g~(-1)的可逆容量)。非原位軟X射線吸收光譜(sXAS)和電子順磁共振波譜(EPR)研究表明,初始態(tài)中的高自旋Co~(2+)(S=3/2)在放電后會逐漸轉(zhuǎn)化為離域傳導(dǎo)電子。研究還發(fā)現(xiàn),Co_2(DOBDC)MOF材料的高倍率性能主要歸因于鋰離子快速擴散的表面贗電容過程。(2)我們利用釩金屬有機框架材料(MIL-101(V))為反應(yīng)的釩源和碳源,通過高溫固相法合成了層狀結(jié)構(gòu)的碳包覆Li_3V_2(PO_4)_3材料,即LVP@M-101。與用V_2O_5合成的LVP相比,LVP@M-101碳包覆材料顯示了優(yōu)越的電化學(xué)穩(wěn)定性和容量性能。在0.5C和1C的電流密度下,循環(huán)1000圈之后,LVP@M-101材料仍能保留113.1和105.8 mAh g~(-1)的可逆容量。此外,我們還首次嘗試用非原位EPR和PXRD相結(jié)合的方法來解釋LVP@M-101電極的充放電過程,這給研究電池正極材料充放電機理提供了一種新方法。
【學(xué)位單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM912;O641.4
【部分圖文】：

鋰電池充放電循環(huán)示意圖

更寬的孔隙分布并且主要集中在 2.8 nm 左右，由此說明材料中氣泡的存在，這也與圖 4.5d 中的結(jié)果相一致。圖4.7 (a) LVP@M-101與(b) LVP的6Li MAS NMR譜圖。（轉(zhuǎn)速為10 kHz，旋轉(zhuǎn)邊帶用星號標(biāo)示，0 ppm處的峰可能對應(yīng)于Li2CO3。）
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 鐘勝奎;尹周瀾;王志興;郭華軍;李新海;;Synthesis and characterization of novel cathode material Li_3V_2(PO_4)_3 by carbon-thermal reduction method[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2006年S2期

本文編號：2874349