發(fā)布時(shí)間：2021-11-05 10:25

　　具有高能量密度和功率密度的鋰離子電池被認(rèn)為是很有潛力的新一代電能儲(chǔ)存設(shè)備,其中高容量、循環(huán)穩(wěn)定性好的負(fù)極材料是提升鋰離子電池性能的關(guān)鍵要素之一�；谔坎牧系偷墓ぷ麟妷骸⒘己玫目赡嫘院蛯�(dǎo)電性,本文以中國(guó)富產(chǎn)的煤炭為原料,探討了煤基復(fù)合炭納米電極材料制備的新工藝及新技術(shù)。論文設(shè)計(jì)并制備出具有特殊納米結(jié)構(gòu)的Fe203,研究了粉體煤基氧化石墨烯/Fe2O3復(fù)合材料（P-CGO/Fe2O3）、自支撐煤基氧化石墨烯/Fe2O3復(fù)合材料（S-CGO/Fe2O3）以及自支撐煤基石墨烯量子點(diǎn)/Fe2O3復(fù)合材料（S-CGQDs/Fe2O3）可控制備工藝;并進(jìn)一步對(duì)上述系列Fe2O3/煤基炭納米復(fù)合材料作為鋰離子電池負(fù)極材料的儲(chǔ)鋰性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究,主要研究結(jié)果如下:（1）采用水熱、高溫?zé)崽幚淼燃夹g(shù)成功制備得到了 P-CGO/Fe2O3粉體材料,當(dāng)CGO與FeSO4的質(zhì)量比為1:9.3時(shí),所制備的P-CGO/Fe2O3復(fù)合材料中Fe2O3分布均勻,并呈獨(dú)特的“納米花”狀結(jié)構(gòu)。電化學(xué)性能分析結(jié)果表明,該復(fù)合材料在1A/g電流密度下充放電循環(huán)210次后的放電比容量仍為610 mAh/g,容量保持率為75.1%... 

【文章來(lái)源】：西安科技大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：83 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鋰離子電池結(jié)構(gòu)示意圖

K Zaghib 等人[46]于 1996 年首次提出鈦酸鋰（Li4Ti5O12）材料可以作為負(fù)極材料電壓正極材料組成鋰離子電池。經(jīng)研究證明，Li4Ti5O12是一種嵌入脫出機(jī)制的負(fù)極，相比于合金以及過(guò)渡金屬化合物來(lái)說(shuō)，Li4Ti5O12負(fù)極材料在充放電過(guò)程中自身體乎并未發(fā)生任何改變，這種“零應(yīng)變”的特性使其具備優(yōu)異的循環(huán)性能。此外，較快離子擴(kuò)散系數(shù)（2 10-8m2/s）及較高的嵌鋰電位使其具備新一代鋰離子電池充電過(guò)和安全系數(shù)高的特性[47]。但是，Li4Ti5O12相對(duì)較低的理論容量（170mAh/g）、較差電性以及較高的嵌鋰電位帶來(lái)的低能量密度均制約著其商品化應(yīng)用。為了提i4Ti5O12負(fù)極材料的能量密度和電子電導(dǎo)率，研究人員往往采用減小 Li4Ti5O12顆粒尺8, 49]、導(dǎo)電材料包覆 Li4Ti5O12[50, 51]以及金屬離子摻雜 Li4Ti5O12[52, 53]等方法對(duì)其進(jìn)行。.3.4 碳負(fù)極材料碳材料具有較低的工作電壓、良好的可逆性和導(dǎo)電性，作為鋰離子電池負(fù)極材料實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化應(yīng)用[54]。碳材料具有諸多的同素異構(gòu)體結(jié)構(gòu)，如圖 1.3 所示。根據(jù)碳結(jié)構(gòu)的不同可將其分為三類：1）石墨化碳，2）非石墨化硬碳，3）非石墨化軟碳

環(huán)伏安測(cè)試手段分析 P-CGO/Fe2O3復(fù)合電極材料充放電過(guò)程電荷的存儲(chǔ)機(jī)理。（2）以(NH4)2C2O4 H2O、FeCl3 6H2O 和 CGO 為原料，泡沫鎳為基底，通過(guò)二次電沉積技術(shù)制備出具有自支撐結(jié)構(gòu)的 S-CGO/Fe2O3復(fù)合電極材料；采用 SEM、XRD 以及Raman 等測(cè)試手段探究電沉積電流密度，電解液中 DMF 與 H2O 比例對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)和形貌的影響規(guī)律；采用電化學(xué)測(cè)試手段研究討論 CGO 的添加對(duì) S-CGO/Fe2O3復(fù)合電極材料儲(chǔ)鋰性能的影響規(guī)律，通過(guò)循環(huán)伏安測(cè)試手段分析 S-CGO/Fe2O3復(fù)合電極材料在充放電過(guò)程電荷的存儲(chǔ)機(jī)理。（3）以太西無(wú)煙煤為原料，采用硝酸氧化剪切制備CGQDs，進(jìn)而以制備的CGQDs、(NH4)2C2O4 H2O 及 FeCl3 6H2O 為原料，采用恒電壓電沉積制備出具有自支撐結(jié)構(gòu)的 SCGQDs/Fe2O3復(fù)合電極材料；通過(guò) UV-Vis 和 PL 對(duì) CGQDs 進(jìn)行了光學(xué)性質(zhì)測(cè)定，采用SEM、TEM、SAED、XRD 以及 Raman 等測(cè)試手段對(duì) S-CGQDs/Fe2O3復(fù)合電極材料的組成、結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行分析表征；并評(píng)價(jià)其電化學(xué)儲(chǔ)鋰性能，通過(guò)循環(huán)伏安測(cè)試手段分析 S-CGQDs/Fe2O3復(fù)合電極材料在充放電過(guò)程電荷的存儲(chǔ)機(jī)理。1.4.3 技術(shù)路線圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]拉曼光譜在石墨烯結(jié)構(gòu)表征中的應(yīng)用[J]. 吳娟霞,徐華,張錦.  化學(xué)學(xué)報(bào). 2014(03)
[2]以太西無(wú)煙煤為前驅(qū)體制備煤基石墨烯的研究[J]. 張亞婷,周安寧,張曉欠,邱介山.  煤炭轉(zhuǎn)化. 2013(04)
[3]碳納米管/氧化石墨烯/硫復(fù)合正極材料的制備及其電化學(xué)性能[J]. 徐桂銀,丁兵,聶平,駱宏鈞,張校剛.  物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2013(03)



本文編號(hào)：3477622