本文關鍵詞：鈷基納米復合材料的制備及其電化學性能研究

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【摘要】：雖然鋰離子電池具有能量密度高,工作電壓高,放電時間長,重量輕等優(yōu)點,而在便攜式電子產品,電動交通工具,大型動力電源及儲能領域占有很大市場,但是目前市場上的鋰離子電池依舊存在循環(huán)穩(wěn)定性較差,大電流放電能力弱,功率密度較低等不足。超級電容器是兼具優(yōu)異循環(huán)性能和高功率密度的高效儲能設備,被認為是傳統(tǒng)儲能設備的下一代產品。然而,超級電容器在實際的開發(fā)中也遇到了存儲能量密度低的問題。為滿足日益增長的儲能設備的需求,開發(fā)更高性能的鋰離子電池和超級電容器意義重大。而改進鋰離子電池和超級電容器性能的關鍵在于開發(fā)性能更為優(yōu)良的電極材料。目前,開發(fā)新型電極材料的思路主要有:1)復合材料,結合不同的材料來形成復合材料,不僅可以克服個別材料的缺點而體現所有成分的優(yōu)點,還有可能因為不同材料特性互補形成增益效果。2)納米材料,通過設計材料的微觀結構,提高材料的比表面積,增加活性材料與電解質的接觸面積,增多電化學活性位點,縮短離子和質子的擴散距離,進而提升電極性能。本論文在這兩種思路的指導下,選取電化學反應活性高的鈷基材料為主要研究對象做了以下研究:1.選取導電性良好的多壁碳納米管,利用簡單的水熱合成法制備了中空六元環(huán)結構的羥基氟化鈷鎳和多壁碳納米管的復合物,通過改變反應時間研究了中空六元環(huán)的結構的形成過程,后測試了中空六元環(huán)狀羥基氟化鈷鎳/多壁碳納米管作為的鋰離子電池電極材料的性能。2.通過改變溶劑配比和氟化銨的濃度得到叉形羥基氟化鈷鎳/多壁碳納米管復合材料,利用陰離子交換反應得到了不同結構的鎳鈷硫化物與多壁碳納米管的復合材料,在材料結構與成分表征基礎上,研究了它們的超級電容器性能。3.分別利用果糖、木糖、蔗糖與鈷鹽反應,在特定的升溫速率下煅燒得到三層殼殼中空球結構的四氧化三鈷,表征后測試了其超級電容器性能。
【關鍵詞】：鋰離子電池 超級電容器 鈷基材料 納米材料 復合材料
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB33;TM912;TM53
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-25
• 1.1 鋰離子電池10-15
• 1.1.1 鋰離子電池概述及發(fā)展歷史10-11
• 1.1.2 鋰離子電池的工作原理與結構11-12
• 1.1.3 鋰離子電池的優(yōu)缺點12-13
• 1.1.4 鋰離子電池電極材料的研究現狀13
• 1.1.5 鋰離子電池電極材料的研究趨勢13-15
• 1.2 超級電容器15-23
• 1.2.1 超級電容器概述及發(fā)展歷史15-16
• 1.2.2 超級電容器的分類和儲能機理16-17
• 1.2.3 超級電容器的優(yōu)缺點17-18
• 1.2.4 超級電容器電極材料的研究現狀18-19
• 1.2.4.1 碳材料18
• 1.2.4.2 導電聚合物（ Conducting polymers）18-19
• 1.2.4.3 過度金屬氧化物或氫氧化物19
• 1.2.5 超級電容器正極材料的研究趨勢19-23
• 1.3 本論文選題依據及主要研究內容23-25
• 第二章 中空六元環(huán)狀羥基氟化鈷鎳／碳納米管復合材料的制備及其鋰離子電池性能研究25-33
• 2.1 前言25-26
• 2.2 實驗部分26-27
• 2.2.1 實驗材料26
• 2.2.2 多壁碳納米管(MWCNT)的官能化26-27
• 2.2.3 羥基氟化鈷鎳和羥基氟化鈷鎳/多壁碳納米管合材料的制備27
• 2.2.4 鋰離子電池的制備27
• 2.3 材料表征27
• 2.4 結果與討論27-32
• 2.5 本章小結32-33
• 第三章 中空六元環(huán)狀和叉形八硫化九鈷鎳/碳納米管復合材料的制備及其超級電容器性能研究33-42
• 3.1 前言33-34
• 3.2 實驗部分34-35
• 3.2.1 實驗材料34
• 3.2.2 實驗方法34-35
• 3.2.3 超級電容器電極的制備35
• 3.3 材料表征35
• 3.4 電容器性能測試35-36
• 3.5 結果與討論36-40
• 3.6 本章小結40-42
• 第四章 三層殼殼中空球結構四氧化三鈷的制備與超級電容器性能研究42-48
• 4.1 引言42-43
• 4.2 實驗部分43-44
• 4.2.1 實驗材料43
• 4.2.2 三層殼殼中空球結構Co_3O_4的制備43
• 4.2.3 電極的制備43-44
• 4.3 材料表征44
• 4.4 結果與討論44-47
• 4.5 本章小結47-48
• 第五章 總結與展望48-49
• 參考文獻49-54
• 附錄1 攻讀碩士學位期間撰寫的論文54-55
• 附錄2 攻讀碩士學位期間申請的專利55-56
• 致謝56

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本文編號：884100