電動汽車和便攜式電子設(shè)備對可持續(xù)儲能系統(tǒng)的需求不斷增長,促進了高功率、長壽命和綠色可充電鋰離子電池的快速發(fā)展。然而,商用鋰離子電池(LIB)的石墨負極的理論容量僅為372 mAh g^-1,這嚴重限制了高性能LIB的發(fā)展。近些年,氧化鋅已成為LIB負極材料的研究熱點,這得益于其多樣化的優(yōu)勢,例如較高的鋰存儲特性(理論比容量978 mAh g^-1)、鋰離子擴散系數(shù)和自然存儲量,且成本低、環(huán)境污染小。此外,由于其晶體學的特殊性,ZnO可以很容易地設(shè)計成多種形態(tài)的納米結(jié)構(gòu)。然而,差的電導率、低的離子遷移動力學以及循環(huán)過程中ZnO的巨大體積變化使電極的循環(huán)性不穩(wěn)定且倍率性能較差。另外重復的鋰插層萃取過程引起的ZnO的體積膨脹和收縮還可能導致固體電解質(zhì)中間相(SEI)不斷變形和斷裂以及電極結(jié)構(gòu)退化,阻止鋰的運輸并失去良好的電接觸,從而使得庫侖效率低,容量衰減嚴重。為了解決這些問題,用高導電性碳材料與ZnO復合將是一種有效的方法,因為碳不僅可以有效地改善電子導電性并加速電化學反應動力學,而且還可以抑制體積膨脹。此外,與普通碳材料相比,生物質(zhì)材料可以減輕環(huán)境...

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鋰離子電池概述
        1.2.1 鋰離子電池發(fā)展歷程
        1.2.2 鋰離子電池的結(jié)構(gòu)及其工作原理
    1.3 鋰離子電池負極材料研究現(xiàn)狀
        1.3.1 碳基類材料
        1.3.2 硅基類材料
        1.3.3 錫基類材料
        1.3.4 過渡金屬氧化物負極材料
    1.4 ZnO負極材料概述
        1.4.1 ZnO負極材料工作原理
        1.4.2 ZnO材料的制備工藝
        1.4.3 ZnO負極材料的缺陷以及改性研究
    1.5 本文的研究目的和內(nèi)容
第2章 實驗部分
    2.1 實驗原料及儀器
        2.1.1 實驗原料
        2.1.2 實驗儀器
    2.2 結(jié)構(gòu)和形貌表征
        2.2.1 X射線衍射分析
        2.2.2 拉曼光譜分析
        2.2.3 掃描電子顯微鏡
        2.2.4 透射電子顯微鏡
        2.2.5 比表面積和孔徑分布
        2.2.6 熱重分析
    2.3 扣式電池的組裝及其電極的制備
        2.3.1 電極的制備
        2.3.2 電池的組裝
    2.4 電化學性能測試
        2.4.1 充放電測試
        2.4.2 循環(huán)伏安測試
        2.4.3 阻抗圖譜測試
第3章 空心稻殼碳和花狀ZnO復合材料的制備及電化學性能研究
    3.1 引言
    3.2 空心稻殼碳與花狀ZnO復合材料的制備及合成機理
        3.2.1 花狀ZnO的合成機理
        3.2.2 復合材料的制備
    3.3 ZnO/RHC水熱碳化最佳時間的確定
        3.3.1 X射線衍射與拉曼光譜分析
        3.3.2 掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡分析
        3.3.3 電化學循環(huán)測試
        3.3.4 小結(jié)
    3.4 復合材料組成部分ZnO水熱時間的確定
        3.4.1 X射線衍射與拉曼光譜分析
        3.4.2 掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡分析
        3.4.3 電化學性能測試
        3.4.4 熱重分析
        3.4.5 小結(jié)
    3.5 ZnO/RHC和 ZnO的性能對比
        3.5.1 X射線衍射與拉曼光譜分析
        3.5.2 掃描電子顯微鏡分析
        3.5.3 透射電子顯微鏡分析
        3.5.4 電化學性能分析
    3.6 本章小結(jié)
第4章 空心稻殼碳與多孔ZnO復合材料的制備及電化學性能研究
    4.1 引言
    4.2 空心稻殼碳與多孔ZnO復合材料的制備
    4.3 制備ZnO的最佳原材料的選取
        4.3.1 X射線衍射與拉曼光譜分析
        4.3.2 掃描電子顯微鏡與透射電子顯微鏡分析
        4.3.3 電化學性能分析
        4.3.4 比表面積和孔徑分布
        4.3.5 小結(jié)
    4.4 水熱碳化復合時間對復合材料的影響
        4.4.1 X射線衍射與拉曼光譜分析
        4.4.2 掃描電子顯微鏡與透射電子顯微鏡分析
        4.4.3 電化學性能分析
    4.5 ZnO-RHC和 ZnO性能對比
        4.5.1 X射線衍射與拉曼光譜分析
        4.5.2 掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡分析
        4.5.3 電化學性能分析
        4.5.4 比表面積和孔徑分布
        4.5.5 熱重分析
    4.6 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的科研成果
致謝



本文編號：3870393