過渡金屬氧化物MnO具有理論容量高、電勢低、資源豐富、成本低等優(yōu)點(diǎn),是目前鋰離子電池負(fù)極材料的研究熱點(diǎn)之一。然而較低的電導(dǎo)率以及充放電過程中體積膨脹導(dǎo)致其較差的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能,限制了該材料的實(shí)際應(yīng)用。針對MnO材料存在的缺陷,本文以MnS04-H₂0和（NH4）2C2O4-H₂0為原料,采用微通道反應(yīng)器強(qiáng)化沉淀法制備粒徑小、分布均勻的草酸錳前驅(qū)體,前驅(qū)體與葡萄糖碳源均勻混合后經(jīng)熱處理得到棒狀多孔MnO@C負(fù)極材料。用物相分析（XRD）、形貌分析（SEM、TEM）、恒流充放電技術(shù)、循環(huán)伏安（CV）、交流阻抗（EIS）等探究了反應(yīng)物濃度、進(jìn)料流速、碳源添加量、陳化時(shí)間對合成前驅(qū)體以及MnO@C材料的形貌結(jié)構(gòu)、電化學(xué)性能和鋰離子脫嵌過程的影響。隨著原料濃度或進(jìn)料流速的增加,前驅(qū)體和MnO@C材料顆粒粒徑先減小后增加,而MnO@C材料的循環(huán)穩(wěn)定性和比容量則先增加后降低;隨著碳葡萄糖用量的增加,MnO@(C的循環(huán)穩(wěn)定性有所增加,但比容量隨之降低。隨著陳化時(shí)間的延長,前驅(qū)體及MnO@C由棒狀結(jié)構(gòu)演變?yōu)閳F(tuán)聚的塊狀體,前驅(qū)體及MnO@C材料的結(jié)晶度增加... 

【文章來源】：廣西大學(xué)廣西壯族自治區(qū) 211工程院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－１?ＭｎＯ＠Ｃ制備工藝流程（ａ）和Ｔ型微反應(yīng)器通道參數(shù)（ｂ）??

－。驅(qū)體表面進(jìn)行碳包覆，增強(qiáng)材料的穩(wěn)定性以及導(dǎo)電性。在合成ＭｎＯ＠Ｃ負(fù)極材料的過程??中，探宄了原料濃度、進(jìn)料流速、碳源添加量、陳化時(shí)間對材料形貌、結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性??能的影響。再結(jié)合不同溫度下交流阻抗測試研宄了原料濃度、進(jìn)料流速、碳源添加量對??電極動力學(xué)的影響。從而不斷優(yōu)化工藝條件，制備性能優(yōu)異的ＭｎＯ＠Ｃ負(fù)極材料。??３．１原料濃度的影響??根據(jù)前文所述制備工藝流程以及分析方法，研究原料濃度對所合成材料形貌、結(jié)構(gòu)、??電化學(xué)性能的影響。固定原料液進(jìn)料速度為５０?ｍｒｍｉｉｒ１，前驅(qū)體與葡萄糖質(zhì)量比為１０：??３．５，陳化時(shí)間為２?ｈ，燒結(jié)條件為在Ｎ２氛圍下４５０?°Ｃ反應(yīng)６?ｈ。在原料液濃度分別為０．０５、??０．１、０．２、０．３?ｍｏｌｌ／１條件下制備ＭｎＯ＠Ｃ材料。為了便于識別，以上不同原料濃度下??合成的前驅(qū)體分別記為Ｐ０．０５，Ｐ０．１，Ｐ０．２，Ｐ０．３；對應(yīng)合成的ＭｎＯ＠Ｃ材料分別記為??Ｍ０．０５，?Ｍ０．１，?Ｍ０．２，?Ｍ０．３??３．１．１原料濃度對材料形貌結(jié)構(gòu)的影響??

圖３－４不同原料濃度下合成ＭｎＯ＠Ｃ的循環(huán)性能⑻和階梯倍率性能圖（ｂ）??Ｆｉｇ．?３－４?Ｃｙｃｌｅ?ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ（ａ）?ａｎｄ?ｒａｔｅ?ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ（ｂ）?ｏｆ?ＭｎＯ＠Ｃ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｒａｗ?ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ??圖３－４為不同原料濃度下合成的ＭｎＯ＠Ｃ應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極材料的２?Ｃ倍率循??環(huán)性能圖（ａ），以及階梯倍率圖（ｂ）。由圖３－４（ａ）可知，在２?Ｃ下，原料濃度為０．０５、０．１、??０．２、０．３?ｍｏｌ?Ｌ－１?下合成?ＭｎＯ＠Ｃ?的首圈放電比容量分別為?１０１１．５、１１８１．９、１１９５．４、１１９８．４??ｍＡｈ?ｇ－１。第二圈比容量分另ＩＪ下降至７７０．５、８８０．２、８５９．２、８５６．８?ｍＡｈ－ｇ－１。說明首圈放電??容量高且放充電效率低，這是因?yàn)槭状畏烹娭恋碗娢幌码姌O表面會生成ＳＥＩ膜［７５］，導(dǎo)致??部分容量不可逆。經(jīng)歷１００次充放電循環(huán)后，其比容量分別剩余６３１．３、７１１．４、７５８．９、??６９０．１?ｍＡｌｒｇ－１，可見樣品顆粒越細(xì)，比表面積越大，使得材料與電解液接觸面積大，促??進(jìn)了電極材料的電化學(xué)反應(yīng)，而多孔結(jié)構(gòu)縮小了?Ｌｉ＋的擴(kuò)散距離［３Ｓ］，因此（ＵｒｎｏｌＬ－１下??制備的ＭｎＯ＠Ｃ獲得的比容量更高，且１００循環(huán)后容量保持率較第二圈為８８．３％。良好??的循環(huán)穩(wěn)定性歸因于，粒徑小的材料在循環(huán)過程中體積膨脹小［７６：１，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定導(dǎo)致容量衰??減小。??圖３－４（ｂ）為ＭｎＯ＠Ｃ在電流密度分別在０．５Ｃ、１Ｃ、２Ｃ、５Ｃ、０．５Ｃ下的倍率性能??圖。可知


本文編號：2973990