便攜式電子設(shè)備、動力汽車和智能電網(wǎng)的普及和發(fā)展,迫切要求開發(fā)高能量密度、高功率密度、低成本的新型鋰離子電池負極材料。鋅錳基混合金屬氧化物具有理論容量高、資源豐富、綠色環(huán)保等優(yōu)點,而且相對于鈷基和鐵基氧化物負極具有更低的工作電位。但是鋅錳氧化物的導(dǎo)電性差,脫嵌鋰過程中的體積變化較大。盡管納米化、表面修飾和復(fù)合化等方法使得鋅錳氧化物的儲鋰性能有了一定改善,但仍存在合成方法產(chǎn)量低、首次庫倫效率低以及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不足等問題。本論文圍繞鋅錳氧化物存在的上述問題,從改進制備方法入手,設(shè)計并合成出多種鋅錳氧化物/碳復(fù)合材料。系統(tǒng)研究了材料的形成機理,對材料的組成、結(jié)構(gòu)以及電化學(xué)性能進行了表征和測試,主要結(jié)論如下:采用一步溶劑熱法合成“三明治”結(jié)構(gòu)的Zn Mn₂O₄/氮摻雜石墨烯（Zn Mn₂O₄/N-doped graphene,Zn Mn₂O₄/NG）復(fù)合納米片,直徑為10-12 nm的Zn Mn₂O₄納米晶均勻分散在石墨烯的... 

【文章頁數(shù)】：159 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 鋰離子電池簡介
        1.2.1 鋰離子電池發(fā)展簡介
        1.2.2 鋰離子電池的工作原理
        1.2.3 鋰離子電池的特點
        1.2.4 鋰離子電池發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)
    1.3 鋰離子電池負極材料
        1.3.1 碳基負極材料
        1.3.2 鈦基負極材料
        1.3.3 硅基負極材料
        1.3.4 過渡金屬氧化物負極材料
    1.4 鋅錳基金屬氧化物負極材料的研究現(xiàn)狀
        1.4.1 鋅錳基金屬氧化物負極材料的優(yōu)缺點
        1.4.2 鋅錳基金屬氧化物納米結(jié)構(gòu)電極
        1.4.3 鋅錳基金屬氧化物/碳復(fù)合電極
    1.5 本文選題意義及主要研究內(nèi)容
第2章 試驗材料及測試方法
    2.1 材料體系選擇與研究思路
    2.2 試驗材料及試劑
    2.3 試驗儀器及規(guī)格
    2.4 材料表征技術(shù)
        2.4.1 X射線衍射分析
        2.4.2 掃描電子顯微鏡
        2.4.3 透射電子顯微鏡
        2.4.4 拉曼光譜
        2.4.5 X射線光電子能譜
        2.4.6 熱重分析儀
        2.4.7 比表面積與孔徑分布分析
        2.4.8 紅外光譜儀
        2.4.9 原子力顯微鏡
    2.5 電化學(xué)性能測試
        2.5.1 電極的制備和紐扣電池的組裝
        2.5.2 循環(huán)伏安測試
        2.5.3 恒流充放電測試
        2.5.4 電化學(xué)交流阻抗測試
第3章 石墨烯負載鋅錳氧化物復(fù)合材料的制備與儲鋰性能
    3.1 引言
    3.2 ZnMn_2O_4/氮摻雜石墨烯納米片的制備與儲鋰性能
        3.2.1 ZnMn_2O_4/氮摻雜石墨烯納米片的制備
        3.2.2 ZnMn_2O_4/氮摻雜石墨烯納米片的組成與結(jié)構(gòu)
        3.2.3 研究形成ZnMn_2O_4/氮摻雜石墨烯納米片的影響因素
        3.2.4 ZnMn_2O_4/氮摻雜石墨烯納米片的儲鋰性能
    3.3 石墨烯負載低價ZnO-MnO復(fù)合材料的制備與儲鋰性能
        3.3.1 ZnO-MnO/GF的制備
        3.3.2 前驅(qū)體的組成與結(jié)構(gòu)
        3.3.3 ZnO-MnO/GF的組成與結(jié)構(gòu)
        3.3.4 形成ZnO-MnO/GF的影響因素
        3.3.5 ZnO-MnO/GF的儲鋰性能
        3.3.6 ZnO-MnO/GF的電化學(xué)行為和電極結(jié)構(gòu)演變
        3.3.7 其它雙金屬一氧化物/GF的合成與儲鋰性能
    3.4 本章小結(jié)
第4章 原位熱解碳負載鋅錳氧化物中空結(jié)構(gòu)的制備與儲鋰性能
    4.1 引言
    4.2 熱解碳負載鋅錳氧化物中空結(jié)構(gòu)的制備
    4.3 MOFs前驅(qū)體的組成與結(jié)構(gòu)
    4.4 熱解碳負載鋅錳氧化物中空結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)
        4.4.1 Zn_(0.5)MnO@C中空納米盤的組成和結(jié)構(gòu)
        4.4.2 Zn_(0.32)MnO@C和Zn_(0.24)MnO@C中空納米盤的組成和結(jié)構(gòu)
    4.5 熱解碳負載鋅錳氧化物中空結(jié)構(gòu)的儲鋰性能
    4.6 本章小結(jié)
第5章 原位熱解碳負載低價鋅錳氧化物復(fù)合納米片的制備與儲鋰性能
    5.1 引言
    5.2 熱解碳負載ZnO-MnO復(fù)合納米片的制備
    5.3 熱解碳負載ZnO-MnO復(fù)合納米片的組成和結(jié)構(gòu)
    5.4 熱解碳負載ZnO-MnO復(fù)合納米片形成機理
    5.5 熱解碳負載ZnO-MnO復(fù)合納米片的儲鋰性能
    5.6 “凝膠膨脹”合成方法的普適性研究
        5.6.1 其它熱解碳負載金屬氧化物復(fù)合納米片的組成和結(jié)構(gòu)
        5.6.2 金屬氧化物納米片的組成和結(jié)構(gòu)
    5.7 本章小結(jié)
結(jié)論
論文主要創(chuàng)新點
展望
參考文獻
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個人簡歷



本文編號：3659168