本文關(guān)鍵詞：鈷錫納米陣列結(jié)構(gòu)的制備及其作為鋰離子電池負(fù)極材料的應(yīng)用研究

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【摘要】：隨著人類社會的迅猛發(fā)展,能源的重要性越來越凸顯。傳統(tǒng)化石燃料的大規(guī)模開發(fā)和使用帶來了環(huán)境污染和生態(tài)破壞,能源危機(jī)和環(huán)境惡化已然成為人類社會必須面對的巨大挑戰(zhàn)。因此,開發(fā)新型可再生能源、實(shí)現(xiàn)能源的高效儲存和利用成為了全球科學(xué)研究的焦點(diǎn)。鋰離子電池高效環(huán)保,在清潔能源的重要性越來越凸顯。負(fù)極材料是鋰離子電池的重要組成部分。目前商業(yè)化負(fù)極材料主要為石墨。但石墨比容量較低,不能適應(yīng)日益發(fā)展的鋰離子電池的需求,因此需要尋求新型負(fù)極材料。氧化物和錫等負(fù)極材料,具有良好的電化學(xué)行為及高的比容量,是研究的焦點(diǎn)。目前氧化物和錫負(fù)極材料仍然存在充放電過程中穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)。本論文的主要研究內(nèi)容針對鋰離子電池負(fù)極材料在充放電過程中存在的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、循環(huán)性能較差的缺點(diǎn),采用納米陣列、復(fù)合形成核殼結(jié)構(gòu)等手段,提高C0304等負(fù)極材料電化學(xué)性能。本文采用水熱與磁控濺射相結(jié)合的方法制備了Co3O4-Sn核殼納米線陣列電極。Sn層的引入提高了C0304納米陣列的導(dǎo)電性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,Co3O4-Sn納米線的電化學(xué)性能相比于單純的C0304納米線有了很大的改善。Co3O4-Sn納米線電極在電流密度為300mAg-1時,首次放電比容量為1078.5 mAh g-1。50次循環(huán)后放電容量為773.1 mAhg-1,遠(yuǎn)高于單純的Co3O4納米線電極(471.2 mAh g-1)。為了更充分地說明核殼結(jié)構(gòu)納米陣列的優(yōu)異性能,本文還對比了CoO-Sn納米陣列和CoO納米陣列的循環(huán)性能和倍率性能,實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證明了核殼納米線的優(yōu)越性。采用兩步熱處理的方法制備出了Co納米線,再通過濺射的方法制得了Co-Sn核殼結(jié)構(gòu)納米線。Co-Sn核殼結(jié)構(gòu)納米線陣列在0.5C電流密度下,首次放電容量為975 mAhg-1,并且放電容量曲線比平板Sn平緩。在50次循環(huán)之后放電容量為710.8mAhg-1,而平板Sn在50次循環(huán)后容量只有396.6 mAh g-1。復(fù)合納米線陣列良好的電化學(xué)性能歸功于納米線陣列的獨(dú)特結(jié)構(gòu)。陣列化核殼結(jié)構(gòu)一方面提高了電極材料的導(dǎo)電性,導(dǎo)致庫倫效率的提高；另一方提高了材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,使材料的循環(huán)性能得到很大的提高。
【關(guān)鍵詞】：納米線 四氧化三鈷 核殼結(jié)構(gòu) 鋰離子電池 負(fù)極材料
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1;TM912
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-28
• 1.1 引言10-11
• 1.2 鋰離子電池概述11-14
• 1.2.1 鋰離子電池的組成及特性11
• 1.2.2 鋰離子電池工作原理11-12
• 1.2.3 鋰離子電池優(yōu)缺點(diǎn)12-14
• 1.3 鋰離子電池正極材料14-16
• 1.3.1 層狀化合物L(fēng)iMO_2正極材料15
• 1.3.2 尖晶石型LiMn_2O_4正極材料15-16
• 1.4 鋰離子電池負(fù)極材料16-20
• 1.4.1 碳負(fù)極材料16-17
• 1.4.2 合金化型負(fù)極材料17
• 1.4.3 過渡族金屬氧化物負(fù)極材料17-20
• 1.5 三維納米結(jié)構(gòu)電極作為鋰離子電池負(fù)極的研究現(xiàn)狀20-25
• 1.5.1 三維納米結(jié)構(gòu)電極簡介20
• 1.5.2 三維納米電極結(jié)構(gòu)電極的優(yōu)點(diǎn)20-21
• 1.5.3 三維納米電極結(jié)構(gòu)電極的研究現(xiàn)狀21-25
• 1.6 本論文的選題依據(jù)和主要研究內(nèi)容25-28
• 第二章 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和方法28-34
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器28-29
• 2.1.1 試驗(yàn)藥品28
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器28-29
• 2.2 主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備29-30
• 2.2.1 水熱釜29
• 2.2.2 真空管試退火爐29
• 2.2.3 磁控濺射系統(tǒng)29-30
• 2.3 材料表征30-32
• 2.4 器件制備32-33
• 2.5 電化學(xué)性能測試33-34
• 第三章 Co_3O_4-Sn核殼結(jié)構(gòu)納米線陣列電極34-46
• 3.1 引言34-35
• 3.2 Co_3O_4-Sn核殼結(jié)構(gòu)納來線陣列材料制備35-36
• 3.3 Co_3O_4-Sn核殼結(jié)構(gòu)納米線陣列物相及微觀形貌分析36-38
• 3.4 Co_3O_4-Sn核殼結(jié)構(gòu)納來線陣列電化學(xué)性能表征38-42
• 3.5 三維納米陣列與平板電極性能對比42-44
• 3.6 本章小結(jié)44-46
• 第四章 Co-Sn核殼結(jié)構(gòu)納米線陣列性能研究46-62
• 4.1 引言46-47
• 4.2 Co-Sn核殼結(jié)構(gòu)納米線的制備47-50
• 4.2.1 Co納米線陣列的制備47-50
• 4.2.2 Co-Sn核殼結(jié)構(gòu)納米陣列的制備50
• 4.3 Co-Sn核殼結(jié)構(gòu)納米陣列的物理表征50-53
• 4.4 Co-Sn核殼結(jié)構(gòu)納米陣列的電化學(xué)性能表征53-57
• 4.5 Sn層厚度對Co-Sn納米陣列循環(huán)性能的影響57-59
• 4.6 本章小結(jié)59-62
• 第五章 全文總結(jié)62-64
• 參考文獻(xiàn)64-74
• 致謝74-76
• 個人簡介76-78
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果78

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