本文關(guān)鍵詞：基于導(dǎo)電基質(zhì)復(fù)合電極材料制備及電化學(xué)性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：從便攜式電子設(shè)備到電動(dòng)汽車(chē),鋰離子電池的應(yīng)用受到了廣泛的關(guān)注。相對(duì)于其它可充電電池,鋰離子電池具有較高的能量密度。目前,商業(yè)化的鋰離子電池負(fù)極材料是石墨碳,但是其較低的理論容量限制了它的使用。開(kāi)發(fā)高容量負(fù)極材料是解決該問(wèn)題的有效途徑。由于過(guò)渡金屬等氧化物材料具有較高的理論容量,所以得到了很多研究者的關(guān)注。經(jīng)過(guò)最近幾年的努力探索研究,制備了具有高比容量的過(guò)渡金屬氧化物負(fù)極材料,例如氧化鈷、氧化鎳、氧化錳和氧化鐵已經(jīng)成為非常有發(fā)展前景的負(fù)極材料,這些金屬氧化物的理論容量是石墨碳的2-3倍。然而,上述電極材料在鋰離子的嵌入和脫嵌過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的體積變化和應(yīng)力,這些原因會(huì)導(dǎo)致電極的破裂和粉碎,使得電極材料在循環(huán)過(guò)程中發(fā)生能量衰退,限制了其在商業(yè)中的應(yīng)用。與傳統(tǒng)的塊體材料相比,納米材料有較高的反應(yīng)活性,優(yōu)良的電極動(dòng)力學(xué)性能和大的比表面積,因此可以有效地提高電極材料的嵌鋰能力。針對(duì)上述問(wèn)題,我們?cè)O(shè)計(jì)制備了多種高比容量的微納結(jié)構(gòu)材料,并對(duì)其結(jié)構(gòu)、形貌、組成等進(jìn)行了表征。通過(guò)對(duì)材料進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試,系統(tǒng)地研究了它們的鋰離子存儲(chǔ)性能。本論文工作主要分為以下兩個(gè)方面:(1)基于導(dǎo)電基質(zhì)氧化鈷納米結(jié)構(gòu)電極材料的制備:首先通過(guò)水熱法合成水合氫氧氯化碳酸鈷鹽Co(CO3)0.35Cl0.20(OH)1.10·1.74H2O前驅(qū)體。再將一維納米結(jié)構(gòu)的前驅(qū)體在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行熱處理就得到組分不同的氧化鈷材料。在熱處理的過(guò)程中它的形貌沒(méi)有發(fā)生任何變化。最后將產(chǎn)物進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試,這些一維納米結(jié)構(gòu)電極材料展現(xiàn)出了優(yōu)異的循環(huán)性能和高比容量性能。如此好的電化學(xué)性能主要?dú)w因于該材料多孔一維結(jié)構(gòu)和小體積構(gòu)造。(2)基于導(dǎo)電基質(zhì)氧化錳納米結(jié)構(gòu)電極材料的制備:利用溫和的低溫化學(xué)合成方法分別在碳納米管和鎳箔表面直接生長(zhǎng)上MnO2納米薄片。納米片和導(dǎo)電基質(zhì)形成了一個(gè)類(lèi)似的核殼結(jié)構(gòu),核為導(dǎo)電基質(zhì),殼為電化學(xué)活性物質(zhì)。這樣的納米片復(fù)合結(jié)構(gòu)非常有利于鋰離子的嵌入和脫出。作為負(fù)極進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試表明該材料具有高的可逆性能、高倍率充放電性能和長(zhǎng)循環(huán)充放電能力。
【關(guān)鍵詞】：鋰離子電池 納米材料 導(dǎo)電基質(zhì) 氧化物
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.1;TM912
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-26
• 1.1 鋰離子電池基本原理10-12
• 1.2 納米材料的研究進(jìn)展12-13
• 1.3 氧化物電極微納結(jié)構(gòu)調(diào)控的研究13-18
• 1.3.1 氧化鈷微納材料的制備及電化學(xué)性能14-16
• 1.3.2 氧化錳微納材料的制備及電化學(xué)性能16-17
• 1.3.3 其它氧化物微納材料的制備及電化學(xué)性能17-18
• 1.4 導(dǎo)電基質(zhì)復(fù)合微納電極材料的研究18-23
• 1.4.1 碳納米管導(dǎo)電基質(zhì)18-21
• 1.4.2 石墨烯導(dǎo)電基質(zhì)21-22
• 1.4.3 金屬導(dǎo)電基質(zhì)導(dǎo)22-23
• 1.5 其它電極材料的研究23-25
• 1.6 本論文的主要研究?jī)?nèi)容25-26
• 第2章 鎳箔復(fù)合氧化鈷納米棒的制備及電化學(xué)性能的研究26-48
• 2.1 引言26-27
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分27-30
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)所需藥品及儀器27-29
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟29-30
• 2.2.3 材料結(jié)構(gòu)表征和性能測(cè)試30
• 2.3 檢測(cè)結(jié)果與討論30-41
• 2.3.1 前驅(qū)體產(chǎn)物的XRD表征30-32
• 2.3.2 氮?dú)鉄崽幚懋a(chǎn)物的XRD表征32-36
• 2.3.3 前驅(qū)體產(chǎn)物的SEM表征36-37
• 2.3.4 氮?dú)庵袩崽幚砗螽a(chǎn)物的SEM表征37-40
• 2.3.5 產(chǎn)物CoO的TEM表征40-41
• 2.4 電化學(xué)性能測(cè)試41-47
• 2.4.1 電池的組裝41
• 2.4.2 電化學(xué)性能測(cè)試41-47
• 2.5 本章小結(jié)47-48
• 第3章 導(dǎo)電基質(zhì)復(fù)合氧化錳電極材料的制備48-66
• 3.1 引言48-49
• 3.2 CNT復(fù)合MnO2的實(shí)驗(yàn)部分49-52
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)所需化學(xué)藥品及儀器49-51
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟51
• 3.2.3 產(chǎn)品分析與表征51-52
• 3.3 結(jié)果與討論52-56
• 3.3.1 產(chǎn)品XRD分析表征52-53
• 3.3.2 產(chǎn)物IR表征53-54
• 3.3.3 產(chǎn)物微觀結(jié)構(gòu)SEM和TEM表征54-56
• 3.4 電化學(xué)性能測(cè)試56-59
• 3.4.1 電池的組裝56
• 3.4.2 電化學(xué)性能測(cè)試56-59
• 3.5 鎳箔復(fù)合MnO_2的實(shí)驗(yàn)部分59-61
• 3.5.1 實(shí)驗(yàn)所需藥品及儀器59-60
• 3.5.2 實(shí)驗(yàn)步驟60-61
• 3.5.3 材料結(jié)構(gòu)表征和性能測(cè)試61
• 3.6 檢測(cè)結(jié)果與討論61-63
• 3.6.1 產(chǎn)品XRD分析表征61-62
• 3.6.2 產(chǎn)物的SEM和TEM表征62-63
• 3.7 電化學(xué)性能測(cè)試63-65
• 3.7.1 電池的組裝63
• 3.7.2 電化學(xué)性能測(cè)試63-65
• 3.8 本章小結(jié)65-66
• 第4章 結(jié)論66-67
• 參考文獻(xiàn)67-76
• 在學(xué)研究成果76-77
• 致謝77

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