Zn/Co-ZIF基負(fù)極材料的制備及其儲(chǔ)鋰性能的研究
發(fā)布時(shí)間：2021-08-28 04:49
鋰離子電池作為一種化學(xué)電源的能源形式,是目前應(yīng)用最廣的可充電電池之一。隨著人類社會(huì)對(duì)高性能鋰離子電池的要求不斷提高,使人們?cè)絹碓阶⒅馗弑饶茈姌O材料的開發(fā)。金屬有機(jī)框架材料（Metal-Organic Frameworks,MOFs）作為一種新型的多孔材料,在電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注。通過室溫共沉淀法得到表面光滑、形貌規(guī)則的菱形十二面體雙金屬M(fèi)OFs,以其為前驅(qū)體制備了多孔的ZnO/Co3O4/CoO/Co多組分復(fù)合物,氮摻雜多孔碳以及Co3O4/NiO/C復(fù)合材料。采用X射線衍射（XRD）、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡（FE-SEM）等技術(shù)手段對(duì)材料的組成和形貌進(jìn)行表征,運(yùn)用循環(huán)伏安、恒流充放電等研究了材料的儲(chǔ)鋰性能。ZnO/Co3O4/CoO/Co復(fù)合材料中的多孔結(jié)構(gòu)可以縮短Li+的傳輸路徑,增加電極和電解質(zhì)的接觸面積;此外,可以充分發(fā)揮各組分活性物質(zhì)的協(xié)同作用,從而使復(fù)合材料具有優(yōu)異的儲(chǔ)鋰性能。電流密度100 mA·g-1,電壓范圍0.01...
【文章來源】：華北理工大學(xué)河北省
【文章頁數(shù)】：74 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
鋰離子電池充放電示意圖[22]
華北理工大學(xué)碩士學(xué)位論文-4-正負(fù)極上發(fā)生可逆地脫嵌反應(yīng)，且材料的整體結(jié)構(gòu)保持不變。所以，人們又形象地把鋰離子電池稱為“搖椅電池”或“搖擺電池”[23-24]。圖1鋰離子電池充放電示意圖[22]Fig.1Theschematicrepresentationofalithium-ionbattery[22]正極反應(yīng):-+2x-12xe+xLi+CoOLiLiCoO（1）負(fù)極反應(yīng):nx-+CLixe+xLinC（2）電池反應(yīng):nx2x-12+CLi+CoOLiLiCoOnC（3）1.2鋰離子電池電極材料鋰離子電池近幾十年來的發(fā)展相對(duì)較為緩慢。其循環(huán)壽命和安全性能依然是制圖2不同正負(fù)極材料的電壓和比容量以及新材料的研發(fā)路線[25]Fig.2Theroadfornewmaterialsandvoltageandspecificcapacityofdifferentelectrodematerials[25]
華北理工大學(xué)碩士學(xué)位論文-8-定性和化學(xué)穩(wěn)定性。如圖3所示，日本的Yaghi教授團(tuán)隊(duì)[52]合成的一系列的ZIFs材料。與傳統(tǒng)的沸石分子篩相比，它具有產(chǎn)率高，形狀尺寸可調(diào)，結(jié)構(gòu)功能多樣性等優(yōu)點(diǎn)。ZIFs材料因其具有可調(diào)的金屬中心和有機(jī)配體，已被證明是良好的犧牲模板或前驅(qū)體，以滿足特別是在鋰離子電池中的各種需求。例如ZIF-8[53]在電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域受到廣大研究者的青睞。圖3ZIFs系列結(jié)構(gòu)示意圖[52]Fig.3ZIFsseriesstructurediagram[52]1.3.2金屬有機(jī)框架材料（MOFs）衍生的氧化物MOFs結(jié)構(gòu)中含有金屬離子，在空氣中對(duì)其進(jìn)行高溫?zé)崽幚恚軌虻玫骄哂歇?dú)特結(jié)構(gòu)的多孔過渡金屬氧化物，將其作為鋰離子電池負(fù)極材料往往展現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。尖晶石型的Co3O4作為理想的鋰離子電池負(fù)極材料，其理論比容量較高（890.0mAh·g-1），從而吸引了研究者的廣泛關(guān)注。ZIF-67作為最常見的鈷基MOFs，是由鈷離子與2-甲基咪唑配體形成的具有規(guī)則形貌的多面體。Huang等[54]人以ZIF-67為前驅(qū)體，通過兩步高溫?zé)峤�，合成了空心多孔的凹十二面體Co3O4，如圖4。所獲得的材料具有良好的電化學(xué)性能，在100mA·g-1電流密度下，100次循環(huán)之后，比容量能達(dá)到780.0mAh·g-1。普魯士藍(lán)即PrussionBlue，簡(jiǎn)稱PB。是由JohannConradDippel[55]首先發(fā)現(xiàn)的一種簡(jiǎn)單的MOFs結(jié)構(gòu)。將普魯士藍(lán)進(jìn)行改性，得到一系列新的化合物即普魯士
本文編號(hào)：3367827
【文章來源】：華北理工大學(xué)河北省
【文章頁數(shù)】：74 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
鋰離子電池充放電示意圖[22]
華北理工大學(xué)碩士學(xué)位論文-4-正負(fù)極上發(fā)生可逆地脫嵌反應(yīng)，且材料的整體結(jié)構(gòu)保持不變。所以，人們又形象地把鋰離子電池稱為“搖椅電池”或“搖擺電池”[23-24]。圖1鋰離子電池充放電示意圖[22]Fig.1Theschematicrepresentationofalithium-ionbattery[22]正極反應(yīng):-+2x-12xe+xLi+CoOLiLiCoO（1）負(fù)極反應(yīng):nx-+CLixe+xLinC（2）電池反應(yīng):nx2x-12+CLi+CoOLiLiCoOnC（3）1.2鋰離子電池電極材料鋰離子電池近幾十年來的發(fā)展相對(duì)較為緩慢。其循環(huán)壽命和安全性能依然是制圖2不同正負(fù)極材料的電壓和比容量以及新材料的研發(fā)路線[25]Fig.2Theroadfornewmaterialsandvoltageandspecificcapacityofdifferentelectrodematerials[25]
華北理工大學(xué)碩士學(xué)位論文-8-定性和化學(xué)穩(wěn)定性。如圖3所示，日本的Yaghi教授團(tuán)隊(duì)[52]合成的一系列的ZIFs材料。與傳統(tǒng)的沸石分子篩相比，它具有產(chǎn)率高，形狀尺寸可調(diào)，結(jié)構(gòu)功能多樣性等優(yōu)點(diǎn)。ZIFs材料因其具有可調(diào)的金屬中心和有機(jī)配體，已被證明是良好的犧牲模板或前驅(qū)體，以滿足特別是在鋰離子電池中的各種需求。例如ZIF-8[53]在電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域受到廣大研究者的青睞。圖3ZIFs系列結(jié)構(gòu)示意圖[52]Fig.3ZIFsseriesstructurediagram[52]1.3.2金屬有機(jī)框架材料（MOFs）衍生的氧化物MOFs結(jié)構(gòu)中含有金屬離子，在空氣中對(duì)其進(jìn)行高溫?zé)崽幚恚軌虻玫骄哂歇?dú)特結(jié)構(gòu)的多孔過渡金屬氧化物，將其作為鋰離子電池負(fù)極材料往往展現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。尖晶石型的Co3O4作為理想的鋰離子電池負(fù)極材料，其理論比容量較高（890.0mAh·g-1），從而吸引了研究者的廣泛關(guān)注。ZIF-67作為最常見的鈷基MOFs，是由鈷離子與2-甲基咪唑配體形成的具有規(guī)則形貌的多面體。Huang等[54]人以ZIF-67為前驅(qū)體，通過兩步高溫?zé)峤�，合成了空心多孔的凹十二面體Co3O4，如圖4。所獲得的材料具有良好的電化學(xué)性能，在100mA·g-1電流密度下，100次循環(huán)之后，比容量能達(dá)到780.0mAh·g-1。普魯士藍(lán)即PrussionBlue，簡(jiǎn)稱PB。是由JohannConradDippel[55]首先發(fā)現(xiàn)的一種簡(jiǎn)單的MOFs結(jié)構(gòu)。將普魯士藍(lán)進(jìn)行改性，得到一系列新的化合物即普魯士
本文編號(hào)：3367827
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