鋰離子電池能量密度高、工作電壓高、環(huán)境友好，但其能量密度和功率密度仍難以滿足綠色交通領域的性能需求。具有高功率密度和長循環(huán)壽命特質的超級電容器常用于短時高功率能量輸出與存儲，與鋰離子電池形成補充。如何設計制備高性能的電極材料體系，以兼容鋰離子電池與超級電容器優(yōu)勢，是近年來電化學儲能研究的熱點之一。過渡金屬氧化物同時具有很高的儲鋰容量和贗電容特性，是鋰離子電池與超級電容器的重要備選電極體系。對于過渡金屬氧化物而言，低導電性和低韌性造成材料的有效利用率低，循環(huán)穩(wěn)定性差。將納米級氧化物與碳材料進行復合，既可以減小離子遷移距離、材料絕對膨脹率，又可以提高體系導電性，是提升電化學性能的一種普適策略。傳統(tǒng)納米技術（如靜電紡絲法、水熱法、化學浴沉積等）雖可以有效調控氧化物粒子物相、形貌等微觀特性，但普遍存在合成周期長、對設備要求高等缺點。本研究利用氧化劑與還原劑之間的快速氧化還原反應，開發(fā)了過渡金屬氧化物/碳復合電極材料的廉價高效制備技術，并展示了所合成材料的良好電化學性能。主要研究內容及結論如下：1.以硝酸鐵（Fe（NO3）3·9H2O）和檸檬酸（C6H8O7·H2O）為原料，在350°C空氣氣氛... 

【文章來源】：太原理工大學山西省 211工程院校

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【學位級別】：碩士

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不同二次電池體積-質量能量密度比較

太原理工大學碩士研究生學位論文遷移的媒介，同時能夠在電池工作過程中保持穩(wěn)定。目前來講料一般采用嵌鋰過渡金屬氧化物，常見的如 LiCoO2、 LiNiO2ePO4、LiNiCoMnO2等；而石墨類碳材料是最常見的負極材料鋰、六氟磷酸鋰、雙草酸硼酸鋰等鋰鹽的有機溶劑；常用的隔膜、高空隙納米纖維膜等。

于氧化物晶粒尺寸、形貌及物相結構影響電化學性能的構效關系研究已經(jīng)充分開展。研究表明，對于脆性的氧化物電極材料而言，充放電過程中電極材料巨大的、往復的體積變化很容易造成電極材料的粉化，使得部分電極材料與集流體絕緣，造成材料儲鋰性能的顯著降低。合理的材料形貌和復合結構設計可以改善電極體系的機械強度與導電特性，緩和或避免材料粉化引起的性能衰減。基于上述思路，研究人員開發(fā)了多種形貌和結構的過渡金屬氧化物電極體系，從而有效改善了其儲鋰性能。例如，上海復旦大學于愛水課題組[13]利用 Fe(NO3)3·9H2O 和去離子水為原料，在特定溫度下持續(xù)攪拌制備了介孔α-Fe2O納米顆粒(如圖 1-3 所示)。該納米顆粒直徑為～5nm，孔徑大小在 3～20nm，由于其高的表面活性增強了電極材料和電解質的接觸更有利于電子的傳輸，同時大量介孔的存在緩和了充放電過程中的體積變化，該介孔α-Fe2O3納米顆粒顯示了良好的循環(huán)及倍率特性，在電流密度 100 mA·g-1下，230 次充放電循環(huán)后比容量高達 1009 mAh·g-1，增大電流密度至 1000 mA·g-1，可逆容量仍高達 420 mAh·g-1。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Micro-sized and Nano-sized Fe3O4 Particles as Anode Materials for Lithium-ion Batteries[J]. Y.X.Chen 1),L.H.He 1),P.J.Shang 2),Q.L.Tang 1),Z.Q.Liu 2),H.B.Liu 1) and L.P.Zhou 1) 1) College of Materials Science and Engineering,Hunan University,Changsha 410082,China 2) Shenyang National Laboratory for Materials Science,Institute of Metal Research,Chinese Academy of Sciences,Shenyang 110016,China.  Journal of Materials Science & Technology. 2011(01)
[2]自蔓延燃燒法制備納米氧化鐵及其用于碳納米管制備的研究[J]. 李順華.  廣州化工. 2006(02)
[3]燃燒法合成氧化鐵催化劑制備碳納米管[J]. 陳易明,張海燕,李順華,曾國勛,陳進,胡禮初.  新技術新工藝. 2006(04)
[4]電化學超級電容器電極材料的研究進展[J]. 江奇,瞿美臻,張伯蘭,于作龍.  無機材料學報. 2002(04)

碩士論文
[1]超級電容器電極材料二氧化錳的制備、改性及其電容性能[D]. 王玨.中南大學 2007



本文編號：3529236