本文關(guān)鍵詞：不同形貌金屬氧化物材料的制備及其鋰離子電池性能研究　出處：《西北大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：目前,可充放電鋰離子電池作為一種重要的能量儲存器件,被認(rèn)為是下一代能源技術(shù)發(fā)展的核心。金屬氧化物因具有高能量密度、強(qiáng)穩(wěn)定性和長壽命等優(yōu)點(diǎn)而成為鋰離子電池負(fù)極研究焦點(diǎn)。本論文通過一系列物理化學(xué)方法制備出了不同形貌金屬化合物(CuO和NiO),Fe2O3-SnO2/石墨烯(GNs)復(fù)合膜材料。采用一系列的表征手段對這些材料的形貌、結(jié)構(gòu)、組成等進(jìn)行了測試分析,繼而將這些材料作為鋰離子電池負(fù)極,分析其電化學(xué)性能。研究內(nèi)容如下:1.以Fe2O3-SnO2微球、氧化石墨為原料,通過物理混合、真空抽濾、熱還原三個(gè)步驟成功合成了二維多層自支撐Fe2O3-SnO2/GNs復(fù)合膜。該自支撐膜可以直接作為工作電極,不需要添加任何導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑,簡化了極片制作工藝。并對Fe2O3-SnO2/GNs復(fù)合膜的電化學(xué)性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究。Fe2O3-SnO2/GNs復(fù)合膜負(fù)極材料半電池、全電池容量分別為538(循環(huán)90圈)和334 mAh g-1(循環(huán)30圈),相較于Fe2O3、Fe2O3-SnO2電極,顯示了良好的循環(huán)穩(wěn)定性。2.通過水浴、高溫煅燒的方法合成六面體CuO(cubic CuO)、八面體CuO(octahedral CuO)和十二面體CuO(dodecahedral CuO),將其分別作為鋰離子電池負(fù)極材料進(jìn)行電化學(xué)性能的研究,以此探討形貌和電化學(xué)性能之間的相關(guān)聯(lián)系。在電流密度為 100 mA g-1 條件下,cubic CuO、octahedral CuO 和 dodecahedral CuO 電極經(jīng)過 100圈充放電循環(huán),其容量分別為221、283和339mAhg-1;且在0.1、0.25、0.5、1和2 A g-1不同電流密度下,dodecahedral CuO電極放電比容量為524、413、334、256和175 mAhg 1,表現(xiàn)出了更為優(yōu)異的倍率性能。3.通過模板輔助法制備出了大小均一,棱角分明,結(jié)構(gòu)對稱的空心六面體NiO(HC-NiO)、空心八面體NiO(HO-NiO)和空心十二面體NiO(HD-NiO),將其分別作為鋰離子電池負(fù)極材料進(jìn)行了電化學(xué)性能研究。相較于HC-NiO和HO-NiO,HD-NiO表現(xiàn)出更為優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。在電流密度為100 mA g-1時(shí),HC-NiO、HO-NiO和HD-NiO電極經(jīng)過100次循環(huán),容量分別為652、852、980 mAh g-1;且在0.1、0.25、0.5、1和2Ag-1不同電流密度下,HD-NiO放電比容量為1179、1026、944、825和730 mAh g-1,展現(xiàn)了良好的電化學(xué)性能。
[Abstract]:At present, the rechargeable lithium ion battery as an energy storage device, is considered to be the core development of next-generation technology. Metal oxides due to their high energy density, high stability and long life and other advantages become the research focus of the lithium ion battery anode. This paper through a series of physical and chemical methods of preparation the different morphologies of metal compounds (CuO and NiO), Fe2O3-SnO2/ graphene (GNs) composite membrane material. The characterization of a series of morphology of the material structure and composition were tested and analyzed, then these materials as anode for lithium ion batteries and its electrochemical performance analysis. The contents are as follows: 1. to Fe2O3-SnO2 microspheres, graphite oxide as raw material, through the physical mixing, vacuum thermal reduction, the three step synthesis of two-dimensional multilayer free-standing Fe2O3-SnO2/GNs composite membrane. The membrane can be directly used as self support The working electrode, do not need to add any conductive agent and binder, simplifies the fabrication process and electrochemical properties of the electrode. The Fe2O3-SnO2/GNs composite membrane of composite membrane cathode material system research on.Fe2O3-SnO2/GNs battery, the battery capacity was 538 (90 Cycles) and 334 mAh g-1 (30 cycles), compared with Fe2O3. The Fe2O3-SnO2 electrode shows good cycling stability of.2. by water bath, high-temperature calcination synthesis of CuO (cubic CuO), hexahedral eight surface CuO (octahedral CuO) and twelve CuO (dodecahedral CuO), the body of the other as anode materials for lithium ion batteries are electrochemical properties, in order to explore the relationship between morphology and electrochemical performance. At a current density of 100 mA under the condition of g-1, cubic CuO, octahedral CuO and dodecahedral CuO electrode ring after 100 charge discharge cycles, the capacity is 221283 and 339 respectively. MAhg-1; and at 0.1,0.25,0.5,1 and 2 A g-1 under different current densities, dodecahedral CuO electrode discharge capacity of 524413334256 mAhg 1 and 175, showed more excellent rate performance of.3. prepared by template assisted with uniform size, angular, symmetrical structure of the hollow hexahedron NiO (HC-NiO), eight hollow face NiO (HO-NiO) and hollow NiO twelve surface body (HD-NiO), which were used as anode materials for lithium ion batteries were studied. The electrochemical performance compared with HC-NiO and HO-NiO, HD-NiO showed more excellent cycle stability and rate for 100 times. MA g-1, HC-NiO HO-NiO and HD-NiO in the current density. The electrode after 100 cycles, the capacity was 652852980 mAh g-1; and 0.1,0.25,0.5,1 and 2Ag-1 in different current density, HD-NiO discharge capacity of 11791026944825 mAh and 730 g-1, showing good electrochemical performance.

【學(xué)位授予單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB383.2;TM912

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本文編號：1434505