鋰離子電池的研究在能源緊缺的當(dāng)今社會一直是被熱議的話題。目前,商業(yè)鋰電池主要使用石墨作為負(fù)極材料。但是受限于其較低的質(zhì)量比容量（372 mAh g-1）,電池整體能量密度提升緩慢。過渡金屬氧化物（TMOx）如氧化錳、氧化鐵等因?yàn)槠涓弑热萘?低成本和可調(diào)控的納米結(jié)構(gòu)等優(yōu)勢,成為具有前景的負(fù)極材料,受到了研究者的廣泛關(guān)注。然而,由于此類材料導(dǎo)電性較差且在充放電過程中體積變化嚴(yán)重,導(dǎo)致電極的倍率和循環(huán)性能不佳,成為其應(yīng)用道路上的阻礙。針對以上問題,本文設(shè)計(jì)了一種一步水熱法自組裝合成策略,得到了在微米/納米結(jié)構(gòu)無定形碳基體中均勻分布的過渡金屬氧化物納米顆粒（TMOx@C）。通過調(diào)控合成條件,,優(yōu)化合成工藝,所得TMOx@C微米/納米復(fù)合材料的電子電導(dǎo)率和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性得到大力改善,表現(xiàn)出優(yōu)良的儲鋰性能。本文分別對Mn3O4基復(fù)合材料和Fe2O3基復(fù)合材料進(jìn)行了系統(tǒng)的表征和分析,主要研究內(nèi)容包括:一、采用葡萄糖同時(shí)作為還原劑和碳源,通過一步水熱法制備出Mn3O4@C微米/納米方塊。優(yōu)化水熱反應(yīng)溫度和退火條件,獲得形貌均一,碳含量5%左右的的樣品。該樣品在與金屬鋰組裝的半電池中,100 mAg-1的電... 

【文章來源】：南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．３用Ｓｎ填充的碳納米管的制備原理，形貌和性能［２１】：??（?

通過水熱法制備了核殼結(jié)構(gòu)的Ｆｅ〇ｘ＠Ｃａｒｂ〇ｎ多孔納米線，以解決在充放電過??程中，鋰離子嵌入／脫出時(shí)顯著體積變化引起的活性材料結(jié)構(gòu)粉碎，從而抑制電導(dǎo)率的損??失和容量的迅速衰減，如圖１．５所示。實(shí)驗(yàn)研宄發(fā)現(xiàn)，核殼結(jié)構(gòu)中適當(dāng)?shù)目障犊臻g在調(diào)??節(jié)體積變化方面起著至關(guān)重要的作用。如果空隙太大或太小，會導(dǎo)致ＦｅＯｘ＠Ｃａｒｂｃｍ核殼??結(jié)構(gòu)多孔納米線的結(jié)構(gòu)損傷和破壞，這歸因于在嵌鋰／脫鋰過程中大幅度的體積膨脹??（－９０％）。當(dāng)調(diào)整ＦｅＯｘ（＾＾體積比（空隙／ＦｅＯｘ）彡１．０４時(shí)，可以很好地將電極活性材??料限制在碳?xì)?nèi)并保持良好的導(dǎo)電性，在嵌鋰／脫鋰過程中也能很好地保證ＦｅＯｘ與碳層??之間的良好接觸。通過一系列的電化學(xué)性能測試，ＦｅＯｘ＠ｃａｒｂｏｎ核殼結(jié)構(gòu)多孔納米線在??０．２?Ａｇ－１的電流密度下呈現(xiàn)了?１０４５．４?ｍＡｈ?ｇ－１的高質(zhì)量比容量和３８０．５?ｍＡｈ?ｃｍ－３的高休積??比容量。??（ａ）?—??Ｆ？ＸＴＡｐｆ＊ｃＫ？〇（?ｏ－?Ｆ？〇ａ?ａ－?Ｆ？Ｋ＞＞４｝６ＩＯ？??８？ｃａ?Ｒｅｍｏｖａｌ?Ｃａｆｔ？ｎｕ？ｉ〇ｎ??ｆ：２００ｎｍ??

碩士學(xué)位論文??韓國嘉泉大學(xué)的Ｋａｎｇ?Ｓｏｏ?Ｌｅｅ等人１１７］制備了《＋６２０３和還原石墨烯復(fù)合材料，如??圖１．６所示，這種形貌的材料縮短了鋰離子和電子擴(kuò)散以及傳輸?shù)耐緩�，提高了�?dǎo)電性，??同時(shí)減少了體積應(yīng)變，提高了材料的循環(huán)倍率等電化學(xué)性能。??ｇ?Ｅ?１２００１?ａ?ＨＵｆＲＧＯ??０?１?０?２０?３０?４０?５０?ＳＯ??Ｗ??，．＾ｈｏｒｔ?ｍｍ?＾?Ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇ＾??ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ?ｖｏｌｕｍｅ?’??ｌｅｎｇｔｈ?ｏｆ?Ｌｉｗ?ＷｌＡ?ｅｘｐａｎｓｉｏｎ?ｉ??ｒ?二：，??圖１．６?ａ－Ｆｅ２０３和還原石墨烯復(fù)合材料的表征和性能叫：??（ａ）表面形貌，（ｂ）電化學(xué)性能以及（ｃ）改善性能的機(jī)理??（５）其它負(fù)極材料??現(xiàn)階段的負(fù)極材料研宄體系中，還有一些不同于以上幾種比較重要的負(fù)極材料體系??存。這些負(fù)極材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性良好，能表現(xiàn)出良好的循環(huán)性能。??例如，國防科技大學(xué)的Ｃｈｅｎ?Ｃｈｅｎｇ等人通過模版法制備研宄了多孔的Ｇｅ＠Ｃ球??結(jié)構(gòu)復(fù)合材料


本文編號：3341700