本文關(guān)鍵詞：水滑石前體法制備石墨烯負載過渡金屬復(fù)合物的儲鋰性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著便攜式電子設(shè)備和電動汽車等應(yīng)用領(lǐng)域日益增長的需求,研發(fā)高電容量和倍率性能以及長循環(huán)壽命的鋰離子電池負極材料成為重要挑戰(zhàn)。過渡金屬氧/硫化物因具有相對較高的理論比容量受到廣泛關(guān)注,但是在鋰離子電池不斷充放電過程中,由于金屬氧/硫化物會不可避免地出現(xiàn)嚴重的體積膨脹和導(dǎo)電性差等普遍性問題,最終導(dǎo)致極差的循環(huán)穩(wěn)定性能和倍率性能。主要的解決方法之一是將其與碳材料復(fù)合。與其他碳材料相比,石墨烯具有單原子層厚度,高電子遷移率、優(yōu)異導(dǎo)電性能等優(yōu)勢而廣泛應(yīng)用于與過渡金屬氧化物/硫化物復(fù)合,成為電化學(xué)儲能和能源轉(zhuǎn)換的主流材料。本文通過水滑石前體法成功制備石墨烯/三維石墨烯氣凝膠分別負載過渡金屬復(fù)合物(Mno.25Co0.75O、NiCo2S4/Ni0.96S),作為鋰離子電池電極材料表現(xiàn)超高的比電容量、優(yōu)異的倍率性能以及循環(huán)穩(wěn)定性能。論文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點如下：(1)石墨烯負載氧化物固溶體(Mn0.25Co0.75O/G)負極材料：采用成核晶化隔離法制備出CoMn-LDH/GO前體,再通過焙燒處理得到石墨烯負載雙金屬固溶氧化物(Mn0.25Co0.75O/G)納米復(fù)合材料。非原位XRD譜圖記錄了在350℃～600℃焙燒溫度范圍內(nèi),自前體CoMn-LDH到產(chǎn)物Mn0.25Co0.75O的拓撲相變過程。在550℃之前,CoMn-LDH首先被還原成CoO相,當(dāng)溫度大于550℃時,Mn元素摻雜進入CoO的晶格,形成Mn0.2sCo0.75O固溶體。HRTEM元素分布圖和XPS進一步證明我們成功制備出Co、Mn雙金屬在原子級別上高度分散的氧化物固溶體Mn0.25Co0.75O。電化學(xué)測試結(jié)果表明,Mn0.25Co0.75O/G復(fù)合材料在電流密度100mA g-1下,循環(huán)100圈之后比電容量仍能保持980 mA h g-1,尤其是在大電流密度2A g-1下,超長循環(huán)1300圈之后比電容量上升到1087mA h g-1。(2)石墨烯氣凝膠負載復(fù)合金屬硫化物(NiCo2S4/Ni0.96S/3DGA)負極材料：以NiCo-LDH水滑石為前體,通過兩步水熱法制備了三維石墨烯氣凝膠負載兩相雙金屬硫化物NiCo2S4/Ni0.96S/3DGA.電化學(xué)測試結(jié)果表明,NiCo2S4/Ni0.96S/3DGA在電流密度100 mAg-1下,循環(huán)200圈之后的比電容量維持在965 mA h g-1,在大電流密度l Ag-1,完成800圈的超長循環(huán)后比電容量平穩(wěn)維持620 mA h g-1。三維石墨烯氣凝膠的優(yōu)勢在于材料輕質(zhì)、多孔以及比表面積高、暴露的電化學(xué)活性位點多且能夠提供更多的離子及電子擴散通道。
【關(guān)鍵詞】：水滑石 過渡金屬復(fù)合物 氧化物固溶體 復(fù)合金屬硫化物 三維石墨烯氣凝膠
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB332
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 緒論13-29
• 1.1 鋰離子電池(LIBs)的簡介13-16
• 1.1.1 鋰離子電池的研究背景13
• 1.1.2 鋰離子電池的概述13-16
• 1.2 鋰離子電池負極材料的研究發(fā)展16-21
• 1.2.1 鋰離子電池負極材料的選擇要求16
• 1.2.2 鋰離子電池負極材料的分類16-21
• 1.3 石墨烯與三維石墨烯氣凝膠21-25
• 1.3.1 石墨烯的概述21-23
• 1.3.2 石墨烯氣凝膠簡介23-24
• 1.3.3 石墨烯及石墨烯氣凝膠在鋰電中的應(yīng)用24-25
• 1.4 水滑石在鋰離子電池中的應(yīng)用25-26
• 1.5 選題目的、意義和論文主要研究內(nèi)容26-29
• 1.5.1 選題目的、意義26-27
• 1.5.2 論文主要研究內(nèi)容27-29
• 第二章 實驗部分29-33
• 2.1 實驗試劑29
• 2.2 實驗儀器29-30
• 2.3 材料表征測試30-31
• 2.3.1 X-射線粉末衍射30
• 2.3.2 電鏡分析30
• 2.3.3 等離子發(fā)射光譜儀(ICP-ES)30
• 2.3.4 X射線光電子能譜分析(XPS)30-31
• 2.3.5 拉曼光譜分析31
• 2.4 電化學(xué)性能測試31-33
• 2.4.1 電極片的制備和電池裝配31
• 2.4.2 電池的電化學(xué)性能測試31-33
• 第三章 水滑石前體法制備石墨烯負載固溶體氧化物Mn_(0.25)Co_(0.75)O/G及其鋰電性能的研究33-47
• 3.1 引言33-34
• 3.2 實驗制備34-35
• 3.2.1 CoMn-LDH/GO前體的制備34-35
• 3.2.2 Mn_(0.25)Co_(0.75)O/G的制備35
• 3.3 結(jié)果與討論35-44
• 3.3.1 Mn_(0.25)Co_(0.75)O/G復(fù)合物的制備過程示意圖35-36
• 3.3.2 復(fù)合材料Mn_(0.25)Co_(0.75)O/G結(jié)構(gòu)和形貌表征36-40
• 3.3.3 復(fù)合材料的鋰電性能測試40-44
• 3.4 本章小結(jié)44-47
• 第四章 三維石墨烯氣凝膠負載兩相過渡金屬硫化物NiCo_2S_4/Ni_(0.96)S/3DGA的制備及其儲鋰性能的研究47-61
• 4.1 引言47-48
• 4.2 實驗制備48-49
• 4.2.1 復(fù)合材料NiCo_2S_4/Ni_(0.96)S/3DGA的制備48-49
• 4.2.2 對比材料NiCo_2S_4/Ni_(0.96)S/2DG和NiCo_2S_4/Ni_(0.96)S的制備49
• 4.3 結(jié)果與討論49-59
• 4.3.1 復(fù)合材料NiCo_2S_4/Ni_(0.96)S/3DGA的結(jié)構(gòu)組成和形貌表征49-54
• 4.3.2 復(fù)合材料NiCo_2S_4/Ni_(0.96)S/3DGA的電化學(xué)性能研究54-59
• 4.4 本章小結(jié)59-61
• 第五章 結(jié)論61-63
• 論文創(chuàng)新點63-65
• 參考文獻65-75
• 研究成果及發(fā)表論文75-77
• 致謝77-79
• 作者和導(dǎo)師簡介79-80
• 附件80-81

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