【摘要】：鋰離子電池因具有較大能量密度、較長的使用壽命以及環(huán)境友好等特點(diǎn),在輕便型電子設(shè)備和動(dòng)力汽車等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力,為適應(yīng)現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)進(jìn)程的需要,研發(fā)具有更高性能新型負(fù)極材料的鋰離子電池成為研究熱點(diǎn)。過渡金屬氧化物由于具有原料廉價(jià)易得和高于石墨電極材料2-3倍的比容量等特點(diǎn),被認(rèn)為是最有潛力的新型負(fù)極材料。但通過研究發(fā)現(xiàn),該類材料屬于半導(dǎo)體材料,自身的導(dǎo)電率較低,且在鋰離子電池的應(yīng)用中表現(xiàn)出較為嚴(yán)重的體積變化,因此,本論文主要通過3個(gè)方面來解決這些問題:一是以MOFs作為前驅(qū)體合成雙金屬氧化物,借助MOFs的多孔性增加電極材料的孔隙率,提高其比容量;二是調(diào)控反應(yīng)條件,合成規(guī)整形貌的MOFs及雙金屬氧化物,緩解體積變化;三是選擇兩種合適的金屬源,通過兩者的協(xié)調(diào)作用提高材料的導(dǎo)電率。本論文主要研究內(nèi)容如下:(1)采用水熱法合成以對苯二甲酸為配體的Ni-Co-MOF,通過在空氣氛圍下400℃焙燒,得到空心球狀的復(fù)合納米雙金屬氧化物NiO/NiCo_2O_4,該復(fù)合材料是由粒徑為50-60 nm左右的納米顆粒聚集形成的直徑為300-400 nm的球狀超結(jié)構(gòu),經(jīng)電池組裝測試其電化學(xué)性能,結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng)給電池施加100 mA g~(-1)的電流密度時(shí),其首次放電比容量約為1778 mAh g~(-1),充電比容量約為1354 mAh g~(-1),其首次庫倫效率約為76.2%;進(jìn)行100次循環(huán)后,容量維持在920 mAh g~(-1)左右,表明該電極材料有穩(wěn)定的循環(huán)性能;依次在電流密度為100、200、400、800 mA g~(-1)下各循環(huán)8圈對該材料進(jìn)行倍率性能測試,電池的平均充放電比容量數(shù)值穩(wěn)定在1109、978、830、623 mAh g~(-1);而當(dāng)電池的電流密度從800 mA g~(-1)回到初始電流密度100 mA g~(-1)時(shí),其對應(yīng)的比容量又可以回升到1075 mAh g~(-1)左右,說明該負(fù)極材料有優(yōu)異的倍率性能。(2)采用微波法快速合成以1,4-環(huán)己二酸為有機(jī)配體的前驅(qū)體Ni-Co-MOF,經(jīng)過高溫煅燒得到棒狀的NiO/NiCo_2O_4材料。其電化學(xué)性能測試結(jié)果顯示,恒流充放電過程中在電流密度為100 mA g~(-1)下的首次放電比容量就達(dá)到1800 mAh g~(-1),首次庫倫效率約為73.8%,進(jìn)行120次充放電循環(huán)后,放電比容量依然能保持在1198 mAh g~(-1)左右,表現(xiàn)出良好的循環(huán)性能和較高的比容量;在倍率性能測試中,當(dāng)電流密度依次為100、200、400、800 mA g~(-1)時(shí),其相應(yīng)的平均比容量約為1304、1108、974、778 mAh g~(-1);此外,當(dāng)電流密度再次為100 mA g~(-1)時(shí),其比容量可以達(dá)到1263 mAh g~(-1),證明了該棒狀復(fù)合雙金屬氧化物材料NiO/NiCo_2O_4有良好的倍率性能。
【圖文】：

圖 1-1 鋰離子電池與其他類儲(chǔ)能設(shè)備的能量與功率密度的比較池概述池的基本結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)池是目前最常用的電化學(xué)二次電池之一，，是便攜式電子設(shè)備景的能源儲(chǔ)存和供應(yīng)系統(tǒng)。鋰離子電池主要由能夠發(fā)生可逆脫夠傳輸鋰離子的電解質(zhì)、能夠防止電池自我放電及兩極短路的分組成[9]，鋰離子電池可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求制作不用形狀的鋰、鈕扣型、棱柱型和平板型，其基本結(jié)構(gòu)如圖 1-2 所示。

圖 1-1 鋰離子電池與其他類儲(chǔ)能設(shè)備的能量與功率密度的比電池概述電池的基本結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)電池是目前最常用的電化學(xué)二次電池之一，是便攜式電子設(shè)備前景的能源儲(chǔ)存和供應(yīng)系統(tǒng)。鋰離子電池主要由能夠發(fā)生可逆夠傳輸鋰離子的電解質(zhì)、能夠防止電池自我放電及兩極短路部分組成[9]，鋰離子電池可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求制作不用形狀的型、鈕扣型、棱柱型和平板型，其基本結(jié)構(gòu)如圖 1-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB33;TM912

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本文編號(hào)：2604180