【摘要】：近年來,鋰離子電池因其在能量密度、循環(huán)壽命、工作電壓等方面的諸多優(yōu)勢而被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備之中。然而基于石墨的傳統(tǒng)負(fù)極材料因?yàn)槠溥^放性能差、倍率性能差等問題已經(jīng)逐漸無法滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求。特別是在電動汽車問世之后,這一問題變得更加突出。因此,高容量、高安全性新型鋰離子電池負(fù)極材料的研發(fā)就顯得尤為迫切。在眾多鋰離子電池負(fù)極材料中,過渡金屬氧族化合物因?yàn)槔碚撊萘扛�、儲藏豐富、無污染等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注,具有很大的潛在應(yīng)用價值。然而過渡金屬氧族化合物較低的首次循環(huán)效率、較短的短循環(huán)壽命嚴(yán)重制約了其作為鋰離子電池負(fù)極材料的應(yīng)用。針對上述問題,本文從材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計出發(fā),通過制備具有特定結(jié)構(gòu)的納米材料,與導(dǎo)電材料復(fù)合以及在材料中引入缺陷等方法來提升材料的離子遷移速率和電導(dǎo)率,延長電池的循環(huán)壽命。主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新成果如下:一、多孔MnCo_2O_4納米棒的制備及電化學(xué)性能研究。以草酸作為沉淀劑,利用共沉淀的方法制備了Mn_(0.33)Co_(0.67)C_2O_4納米棒,將得到的前驅(qū)體置于馬弗爐中在不同溫度下處理,從而獲得多孔MnCo_2O_4納米棒。以所制備MnCo_2O_4納米棒(MCO)作為鋰離子電池負(fù)極材料時,充放電循環(huán)700次后其可逆容量仍可維持在1620mAhg~(-1)(電流密度:0.4Ag~(-1))。此外,所制備的MnCo_2O_4納米棒還表現(xiàn)出良好的倍率性能,將電流密度增加至30Ag~(-1)時,其可逆容量仍可達(dá)533mAhg~(-1)。二、α-Fe_2O_(3-δ)納米顆粒的制備及電化學(xué)性能研究。利用溶膠凝膠法制備了FeOOH與聚合物復(fù)合的前驅(qū)體。繼而利用碳熱還原的方法,以材料在熱分解過程中生成的碳作為還原劑,通過部分還原材料中的Fe(III)的方法,制備了包含氧缺陷的α-Fe_2O_3納米顆粒。氧缺陷的引入對材料的電化學(xué)性能有著極大地提升,特別是在容量、倍率性能、循環(huán)穩(wěn)定性等方面。在2C(2014mAg~(-1))的電流密度下,充放電循環(huán)400次后,所制備材料的可逆容量仍然維持在1252mAhg~(-1)。將電流密度提升至40C時,其可逆容量仍可維持在188mAhg~(-1)。三、α-Fe_2O_(3-δ)納米結(jié)構(gòu)的制備及電化學(xué)性能研究。在考慮氧缺陷引入對于電化學(xué)性能影響的基礎(chǔ)上,我們進(jìn)一步考慮氧缺陷對材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響。利用水熱法一步制備具有氧缺陷的α-Fe_2O_(3-δ)納米結(jié)構(gòu)。該方法中,我們選擇以檸檬酸鈉為還原劑,并且加入適量丙烯酰胺作為形貌控制劑,在水熱條件下通過部分還原三價鐵離子的方法實(shí)現(xiàn)了氧缺陷的引入。利用這種方法制備的α-Fe_2O_(3-δ)納米材料表現(xiàn)除了良好的循環(huán)穩(wěn)定性。在電流密度為400mAg~(-1)時,充放電循環(huán)800次后其可逆容量仍高達(dá)1192.4mAhg~(-1)。四、Co_9S_8/N-C空心球的制備及電化學(xué)性能研究。首先利用室溫反應(yīng)合成了ZIF-67空心球,隨后通過原位碳化及硫化的方法將ZIF-67轉(zhuǎn)變?yōu)榱薈o_9S_8/N-C空心球納米球。所制備的空心球中,Co_9S_8納米顆粒均勻分散于N摻雜的C中,從而構(gòu)成了復(fù)合的空心納米結(jié)構(gòu)。所制備的空心納米結(jié)構(gòu)在用作鋰離子電池負(fù)極材料時,表現(xiàn)了優(yōu)異的電化學(xué)性能。在電流密度為1C(544mAg~(-1))時,充放電循環(huán)400次后,其可逆容量仍然高達(dá)784mAhg~(-1)。
【圖文】：

圖 1-1 CoO 納米線在銅箔表面的生長機(jī)理。 Schematic illustration of the formation of CoO nanowires on co人利用類似的方法，，成功的讓 FeOOH 納米片生長之后通過在保護(hù)氣中煅燒得到了多階層的多孔 α-F 2 C (2.01 A g-1)的電流密度下，仍能保持 877.7 m電流密度提升至 20 C (20.1Ag-1)時，可逆容量仍然。

圖 1-1 CoO 納米線在銅箔表面的生長機(jī)理。1 Schematic illustration of the formation of CoO nanowires on co人利用類似的方法，成功的讓 FeOOH 納米片生長之后通過在保護(hù)氣中煅燒得到了多階層的多孔 α-F在 2 C (2.01 A g-1)的電流密度下，仍能保持 877.7 m電流密度提升至 20 C (20.1Ag-1)時，可逆容量仍然。
【學(xué)位授予單位】：安徽師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB383.1;TM912

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