鋰離子電池（LIBs）已然成為當(dāng)今社會應(yīng)用最為廣泛的產(chǎn)品之一,是新能源研究開發(fā)領(lǐng)域不可缺少的一部分。過渡金屬氧化物作為負(fù)極材料,其理論比容量較高（600¹200mAh/g）,原材料豐富,價(jià)格低廉,制備工藝簡單,具有極大的應(yīng)用潛力。但此類材料存在導(dǎo)電性差,體積變化大的缺陷,導(dǎo)致容量衰減快,循環(huán)性能差。而碳系材料作為導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),可提高過渡金屬氧化物負(fù)極的電化學(xué)性能,但顆粒較大,分散較差,制備過程復(fù)雜的缺點(diǎn)。鑒于此,本文采用電沉積法,原位制備羧酸銅/鐵配合物,經(jīng)過熱處理后形成納米結(jié)構(gòu)的金屬氧化物/碳復(fù)合材料,分別研究了其作為負(fù)極材料的電化學(xué)性能。具體內(nèi)容如下:（1）采用陽極沉積法,可分別在陽極銅箔表面原位形成丁二酸銅薄膜（厚度¹0μm）,己二酸銅薄膜（厚度⁶μm）,辛二酸銅薄膜（厚度¹0μm）,癸二酸銅薄膜（厚度¹0μm）。通過SEM可觀察到丁二酸銅薄膜是由長⁸0μm,寬⁵00nm的納米纖維組成;己二酸銅薄膜是由長寬約為5-8μm的書本狀納米... 

【文章來源】：江西理工大學(xué)江西省

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

常見的CuO負(fù)極材料形貌[4-9]

第一章緒論3轉(zhuǎn)化以及SEI膜的生成。這一反應(yīng)過程將消耗了大量Li+，在后續(xù)循環(huán)中這部分的Li2O并未完全參與反應(yīng)，從而降低電極容量[15]。因此降低不可逆容量，提高導(dǎo)電性成為Cu2O負(fù)極材料研究重點(diǎn)。通過改變其制備方法，可以得到多種Cu2O負(fù)極形貌，并取得了優(yōu)良的電化學(xué)性能，如圖1-2所示。Wang課題組[16]采用脫合金法，直接合成Cu2O納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能夠在鋰化過程中緩解體積膨脹，加快電子運(yùn)輸速度，從而提高了鋰離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能；Pan等人[17]原位合成超薄Cu2O納米片，有效縮短了電子擴(kuò)散通道，降低體積膨脹比，表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能，在2500mA/g電流密度下350次后保有792mAh/g的放電比容量，在5000mA/g的大電流密度下經(jīng)歷280次后仍維持739mAh/g；G.Ananya[18]研究了Cu2O在褶皺石墨烯中的性能，指出Cu2O粒子在石墨層中充當(dāng)間隔物的角色，從而使性能提高了3倍有余。Chen等人[19]利用PVP作為還原劑，以商業(yè)生產(chǎn)的Cu2O作為原材料，通過水熱和煅燒常規(guī)處理，制備出Cu2O納米棒，在無粘結(jié)劑使用的情況下，實(shí)現(xiàn)了不可逆容量零衰減的杰出循環(huán)性能；Feng等[20]采用氣液界面組裝法合成3D類梭狀Cu2O@N-C材料，通過一系列測試表明分層的多孔梭狀結(jié)構(gòu)能夠增大與電解液接觸面積，提供反應(yīng)位點(diǎn)，同時(shí)與N結(jié)合，能夠穩(wěn)定材料結(jié)構(gòu)，避免反應(yīng)過程中結(jié)構(gòu)坍塌，從而改善循環(huán)性能和倍率性能。圖1-2:Cu2O負(fù)極常見形貌[21-26]除此之外，CuO和Cu2O能夠在一定條件下進(jìn)行轉(zhuǎn)換，若存在轉(zhuǎn)換不完全情況將會形成CuO與Cu2O共存的復(fù)合材料，據(jù)報(bào)道CuO@Cu2O復(fù)合材料作為負(fù)極，具有很大的發(fā)展空間。Xu等[27]利用燃燒法，通過葡萄糖和硝酸銅相互反應(yīng)，制備了Cu2O@CuO@C復(fù)合材料，系統(tǒng)研究了C含量及溫度對電池性能的影響，當(dāng)=10

?60mAh/g容量，促進(jìn)了CuO@Cu2O@C作為負(fù)極材料發(fā)展；Lin等[28]在多孔銅箔上原位合成了Cu2O-CuO-C材料，制備了無粘結(jié)劑的鋰離子電池，如圖1-4所示，以多孔銅箔為支撐基材，原位生長出Cu2O-CuO-C，這樣獨(dú)特的結(jié)構(gòu)有效提高材料的導(dǎo)電性，加快了電荷傳輸，展示了出色的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能；此外，Wu等[29]和Wang等[30]分別制備出了三維分層納米片和中空納米籠結(jié)構(gòu)，這類結(jié)構(gòu)能有效地增加了活性物質(zhì)與電解液的接觸面積，在一定程度上容納了更多的Li+，縮短離子的擴(kuò)散路徑，提高電導(dǎo)率，起到提高容量及穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的作用。圖1-3:Cu2O-CuO-C制備流程圖[28]1.2.2Fe基氧化物研究進(jìn)展Fe位于第VIII族，容易失去其核外電子，其氧化物主要為FeO，F(xiàn)e2O3，F(xiàn)e3O4。其中FeO的理論比容量為744mAh/g，低于Fe2O3（927mAh/g）和Fe3O4（1007mAh/g）。FeO材料具有良好的傳導(dǎo)性和較小的體積膨脹，能夠?qū)崿F(xiàn)材料的高容量和高穩(wěn)定性。但是FeO化學(xué)性能不穩(wěn)定，制備單一FeO負(fù)極材料存在一定難度，故而有關(guān)FeO負(fù)極材料的研究有限。Gao等人[31]利用碳還原法，采用乙炔黑作為還原劑，通過對Fe2O3進(jìn)行還原，可形成碳含量不同的FeO/C材料，電化學(xué)測試表明，在含碳量達(dá)到50%時(shí)，50次循環(huán)后放電容量達(dá)到510mAh/g，其容量保持率達(dá)到96%，遠(yuǎn)高于同等含碳量的Fe2O3/C材料；Wang等[32]利用瀝青與Fe3O4粒子合成了FeO/C材料，材料中含碳量不同能夠?qū)е聦?dǎo)電率得到不同程度的提高；Han和其同事[33]選用一鍋法，簡易制備出了FeOx/C/graphene復(fù)合物（FeOx包括Fe3O4、FeO、Fe），經(jīng)過研究，通過這種簡易的方法促使FeOx能夠更好地分散入石墨中，有效防止了FeOx粒子聚集現(xiàn)象的發(fā)生，緩解了體積膨脹。Fe2O3是最為常見的Fe基氧化物，具有-Fe2O3和-Fe2O

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鎳鈷錳體系鋰離子電池粘結(jié)劑性能研究[J]. 王斌,吳婷,劉戀,聶磊,張娜.  電源技術(shù). 2019(01)
[2]鋰離子電池硅基負(fù)極粘結(jié)劑發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 王曉鈺,張渝,馬磊,魏良明.  化學(xué)學(xué)報(bào). 2019(01)
[3]Cu-MOFs的生長調(diào)控及其催化水解羰基硫的性能（英文）[J]. 沈麗娟,王高杰,鄭笑笑,曹彥寧,郭玉峰,林科,江莉龍.  催化學(xué)報(bào). 2017(08)
[4]金屬有機(jī)骨架（MOFs）作為電極材料在二次鋰離子電池中的應(yīng)用[J]. 曾艾群.  電子世界. 2016(17)
[5]離子液體在CO2電還原反應(yīng)過程中的催化作用與機(jī)理研究[J]. 楊冬偉,李露,王琴,王曉春,李青遠(yuǎn),施錦.  高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報(bào). 2016(01)
[6]氫氧化鎳納米線/三維石墨烯復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)性能[J]. 陳陽,張梓瀾,隋志軍,劉芝婷,周靜紅,周興貴.  物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2015(06)
[7]鋰離子電池硅基負(fù)極材料粘結(jié)劑的研究進(jìn)展[J]. 葉利強(qiáng),符冬菊,馬清,陳建軍.  電池. 2014(04)
[8]鋰離子電池發(fā)展現(xiàn)狀及其前景分析[J]. 閆金定.  航空學(xué)報(bào). 2014(10)
[9]羧酸鹽配合物的熱分解研究進(jìn)展[J]. 占丹,肖作安.  山東化工. 2014(03)
[10]鋰離子電池基礎(chǔ)科學(xué)問題（Ⅷ）——負(fù)極材料[J]. 羅飛,褚賡,黃杰,孫洋,李泓.  儲能科學(xué)與技術(shù). 2014(02)

碩士論文
[1]金屬二羧酸鹽聚合物的制備及性能研究[D]. 孫平平.沈陽化工大學(xué) 2018
[2]含剛性羧酸配體配合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)[D]. 萬毅.山東科技大學(xué) 2017
[3]取代對苯二甲酸配位化合物的合成和晶體結(jié)構(gòu)[D]. 馬愛青.浙江大學(xué) 2005



本文編號：3383682