本文關鍵詞：復合金屬氧化物的制備及其鋰電性能的研究

  更多相關文章： 鋰離子電池 金屬氧化物 去合金化 負極材料 納米材料

【摘要】：鋰離子電池(LIBs)作為新一代二次電池體系,具有能量高、循環(huán)壽命長、質量較輕、無污染等優(yōu)點,成為備受關注的電化學能量存儲器件。開發(fā)和探索成本低、性能優(yōu)越的新型負極材料是當前LIBs研究的一個關鍵目標。然而石墨作為現(xiàn)在商業(yè)上普遍使用的LIBs負極材料,理論比容量較低,已經不能夠滿足LIBs的發(fā)展需求。在眾多的鋰電負極材料中,過渡金屬氧化物負極材料具有相對高的理論比容量,逐漸成為近年來負極材料研究的熱點。然而,這類材料的導電性較差,在充放電過程中的體積變化較大,導致容量迅速下降,限制了這一類負極材料的進一步應用。將過渡金屬氧化物負極材料進行納米化以及利用多種金屬氧化物的協(xié)同儲鋰改善電極材料的活性和提升電極材料性能成為近年來倍受關注的改性方法。本文采用去合金化法制備了一系列復合金屬氧化物納米材料,并系統(tǒng)研究材料的儲鋰性能。本論文的主要內容有:1.設計并煉制組分均勻可控的Mn Fe Al、MnCo Al和TiCo Al三元合金作為前軀體材料。通過去合金化法,選擇性去除Al原子,合金中剩余的金屬原子在堿性溶液中能夠結合氧自發(fā)氧化為復合金屬氧化物納米材料。通過控制不同的反應時間,最終制得Mn3O4/Fe3O4納米花、MnCoOx微納米球和納米多孔TiO2/Co3O4復合金屬氧化物納米材料。2.表征所制備的Mn3O4/Fe3O4納米花、MnCoOx微納米球和納米多孔TiO2/Co3O4復合金屬氧化物納米材料的結構和成分。通過掃描電鏡看以看出,所制備的Mn3O4/Fe3O4納米花的結構是由一系列規(guī)則正六邊形納米片交織而成,MnCoOx微納米球是由相互連接的納米片堆疊組成,TiO2/Co3O4納米材料顯示出了均勻連續(xù)的納米多孔結構。同時,通過X射線光電子能譜、X射線能量色散譜和X射線粉末衍射等測試手段表征所制備的復合金屬氧化物材料的結構和成分。可以看出,通過去合金化制備的復合金屬氧化物材料結構均勻、組分可控。3.通過電化學方法表征所制備的復合金屬氧化物納米材料的鋰電性能�；谛纬傻募{米結構的優(yōu)異性能和不同組分的協(xié)同作用,制備的復合金屬氧化物納米材料在作為LIBs負極材料時表現(xiàn)出較高的電化學性能。Mn3O4/Fe3O4納米花復合材料在電流密度為300 mA g-1時循環(huán)200次之后容量可以達到1040.3 mAh g-1、MnCoOx微納米球在300 m A g-1電流密度下循環(huán)450次和1000 mA g-1的電流密度下循環(huán)500次后仍能保持較高的容量、納米多孔TiO2/Co3O4復合材料可以實現(xiàn)比納米多孔TiO2高的放電容量和循環(huán)穩(wěn)定性。同時,所制備的復合金屬氧化物材料相比于單獨的氧化物材料,容量上有很大的提升,并且有很好的倍率性能。簡便制備和優(yōu)越的性能使制備的復合金屬氧化物納米材料在作為LIBs的負極材料的實際應用中有很大的潛力。
【關鍵詞】：鋰離子電池 金屬氧化物 去合金化 負極材料 納米材料
【學位授予單位】：濟南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1;TM912
【目錄】：

• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 鋰離子電池的發(fā)展及其工作原理11-12
• 1.2 鋰離子電池負極材料的研究進展12-22
• 1.2.1 嵌入/嵌出反應類材料13-16
• 1.2.2 合金反應類材料16-18
• 1.2.3 轉換反應類材料18-22
• 1.3 選題的目的和意義22-23
• 第二章 實驗方案設計與研究方法23-25
• 2.1 復合金屬氧化物材料的制備23
• 2.2.1 三元合金的設計和制備23
• 2.2.2 復合金屬氧化物的制備23
• 2.2 結構表征23-24
• 2.3 實驗試劑24
• 2.4 鋰電性能測試24-25
• 第三章 Mn_3O_4/Fe_3O_4納米花的制備及其鋰電性能的研究25-35
• 3.1 引言25-26
• 3.2 結果與討論26-33
• 3.2.1 Mn_3O_4/Fe_3O_4納米花材料的表征26-30
• 3.2.2 Mn_3O_4/Fe_3O_4納米花材料的鋰電性能測試30-33
• 3.3 結論33-35
• 第四章 MnCoO_x微納米球的制備及其鋰電性能的研究35-45
• 4.1 引言35-36
• 4.2 結果與討論36-43
• 4.2.1 MnCoO_x微納米球材料的表征36-40
• 4.2.2 MnCoO_x微納米球材料的鋰電性能測試40-43
• 4.3 結論43-45
• 第五章 納米多孔TiO_2/Co_3O_4的制備及其鋰電性能的研究45-55
• 5.1 引言45-46
• 5.2 結果與討論46-53
• 5.2.1 納米多孔TiO_2/Co_3O_4材料的表征46-50
• 5.2.2 TiO_2/Co_3O_4納米花材料的鋰電性能測試50-53
• 5.3 結論53-55
• 第六章 結論與展望55-57
• 參考文獻57-67
• 致謝67-68
• 附錄68-69

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本文編號：919627