本文關鍵詞：納米結(jié)構(gòu)鋰離子電池負極材料的設計、制備及性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《東北師范大學》 2012年

納米結(jié)構(gòu)鋰離子電池負極材料的設計、制備及性能研究

李鹿  

【摘要】：鋰離子電池因其優(yōu)異的綜合性能受到各國研究工作者和企業(yè)的廣泛重視。在鋰離子電池的發(fā)展進程中，電極材料己經(jīng)成為制約鋰離子電池大規(guī)模推廣應用的瓶頸，隨著各種（手機、數(shù)碼相機、手提電腦等）中小型便攜式電子產(chǎn)品以及電動自行車的推廣普及，新一代電動汽車及混合動力汽車的商品化開發(fā)，對鋰離子電池的能量密度及性能提出更高的要求，特別是傳統(tǒng)的碳系負極材料在比容量、比能量等方面已經(jīng)不能滿足下一代新型鋰離子電池負極材料的需要，因此，開發(fā)新型高比容量、高穩(wěn)定性、高安全性、長壽命、低成本的鋰離子電池負極材料顯得尤為迫切。而錫基氧化物和鐵氧化物由于具有較高理論容量，價格低廉、環(huán)境友好等優(yōu)點成為鋰離子電池負極材料關注的焦點。但這些材料目前還存在著利用率低、倍率放電性能差、循環(huán)壽命短等問題。而電極材料的納米化和結(jié)構(gòu)功能化認為是解決這些問題的有效方法，同時納米電極材料的晶體結(jié)構(gòu)、形貌及大小等對其電化學性能均有重要影響。 因此，如何實現(xiàn)鋰離子電池電極材料的納米化和功能化將是一個很有意義的研究課題。所以本文開展了空心SnO_2@C復合納米球，菱形Fe_2O_3納米粒子和不同形貌Fe_3O_4@C復合納米材料的制備、表征以及電化學性能研究，，并對納米體系中電極材料大小和形貌對電化學性能影響進行討論。主要工作分為以下幾部分： 1．以二氧化硅為模板，采用水熱法制備單分散、粒徑及厚度均一的空心SnO_2納米球，并以PAA為碳源，采用一種簡便的方法，在水和異丙醇混合溶劑中合成單分散離心核殼結(jié)構(gòu)SnO_2@PAA空心納米球，并進行煅燒，成功制備高分散性核殼結(jié)構(gòu)SnO_2@C空心納米球。并通過x射線粉末衍射(XRD)、紅外光譜（FTIR）和透射電鏡（TEM）對合成材料進行表征。電化學性能測試結(jié)果表明，在105mA g~(-1)的倍率下SnO_2@C復合空心納米球初次放電容量達到1009mAhg~(-1)，經(jīng)過100個循環(huán)放電容量仍保持在808mAh g~(-1)，在倍率性能測試中SnO_2@C復合空心納米球也有上佳表現(xiàn)。 2．以陽離子表面活性劑(CTAB)為模板，采用水熱法制備不同大小菱形-Fe_2O_3材料。并對納米級與微米級-Fe_2O_3材料進行電化學性能測試，結(jié)果表明納米級材料相比微米級材料在容量及循環(huán)性能上具有明顯優(yōu)勢。相同情況下納米電極材料在50次循環(huán)后容量保持率達73%，而微米材料則僅為50%，表明電極材料的納米化是提升電池材料電化學行為的有效途徑。 3．利用高溫水解法，以無水FeCl3為原料合成尺寸均一、分散性好的-Fe_2O_3納米球。隨后以PAA為碳源，通過對燒結(jié)溫度和時間的調(diào)控，實現(xiàn)了球狀，鏈狀及環(huán)狀Fe_3O_4@C復合材料的可控合成，并對其電化學性能進測試，討論其結(jié)構(gòu)對電化學性能的影響。研究結(jié)果表明納米粒子的再組裝產(chǎn)生的環(huán)狀和鏈狀Fe_3O_4@C復合材料與單分散球形Fe_3O_4@C相比，具有內(nèi)阻小，容量高，穩(wěn)定性好等特點，同時表明納米粒子的再組裝也是提高材料電化學性能的有效手段。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：東北師范大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TM912;TB383.1
【目錄】：

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本文編號：206465