本文選題：鋰離子電池 + 負(fù)極材料��； 參考：《南京理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：近年來(lái),隨著新能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,越來(lái)越多高性能的電極材料被應(yīng)用于儲(chǔ)能器件中。單一組分的鐵氧體電極材料由于自身固有的缺陷,很難滿(mǎn)足現(xiàn)今動(dòng)力電池高能量密度、高功率密度和循環(huán)穩(wěn)定性強(qiáng)的要求。開(kāi)發(fā)研究新型復(fù)合電極材料日漸成為電池研發(fā)的重點(diǎn),利用多組分材料之間的協(xié)同效應(yīng),發(fā)揮各個(gè)組份材料的優(yōu)勢(shì),將其應(yīng)用于鋰離子電池電極材料有利于整體性能的提升與優(yōu)化。在本論文研究中,設(shè)計(jì)制備了一系列基于鐵氧體的納米復(fù)合材料,并將其應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極材料,研究其電化學(xué)儲(chǔ)鋰性能以及儲(chǔ)鋰機(jī)理。1.鐵氧體-氮摻雜石墨烯納米復(fù)合材料的制備及儲(chǔ)鋰性能研究通過(guò)一步水熱反應(yīng),制備氮摻雜石墨烯并將鐵氧體(MFe204,M=Ni,Co,Zn)納米顆粒均勻負(fù)載在其表面,得到鐵氧體-氮摻雜石墨烯納米復(fù)合材料,并將其應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極材料。利用氮原子摻雜有效調(diào)變石墨烯表面的電子層結(jié)構(gòu),提供更多的儲(chǔ)鋰活性位點(diǎn),同時(shí)發(fā)揮鐵氧體高的儲(chǔ)鋰容量,實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)異、循環(huán)穩(wěn)定的鋰離子電池負(fù)極材料的可控制備。并通過(guò)XRD、Raman、TEM、BET等手段進(jìn)行結(jié)構(gòu)和形貌表征,以及進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試。結(jié)果表明,所制備的鐵氧體-氮摻雜石墨烯納米復(fù)合材料表現(xiàn)出良好的循環(huán)性能和倍率性能。2.鐵氧體-有序插層石墨烯納米復(fù)合材料的制備及儲(chǔ)鋰性能研究通過(guò)兩步法制備出鐵氧體-有序插層石墨烯納米復(fù)合材料,并研究其電化學(xué)儲(chǔ)鋰性能。有序插層石墨烯巨大的比表面積使得鐵氧體納米粒子能夠均勻分散,有效緩解在鋰離子嵌入與脫出過(guò)程中體積收縮與膨脹,有利于電化學(xué)儲(chǔ)鋰的循環(huán)穩(wěn)定性。有機(jī)插層石墨烯的有序排列以及優(yōu)異的導(dǎo)電性,減小了電荷及鋰離子在電極材料的中的擴(kuò)散阻力,從而有利于大電流密度的充放電性能。多組分材料之間的協(xié)同效應(yīng),使得所制備的納米復(fù)合材料具有卓越的電化學(xué)儲(chǔ)鋰性能。3.鐵酸鎳納米棒-石墨烯納米復(fù)合材料的制備及儲(chǔ)鋰性能研究利用金屬有機(jī)框架設(shè)計(jì)、制備鐵酸鎳納米棒的前驅(qū)體,在不同氣氛下的焙燒,將所得產(chǎn)物應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極材料并測(cè)試其性能。實(shí)驗(yàn)表明,在氮?dú)夥諊斜簾玫降漠a(chǎn)物具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能,而在氧氣中焙燒則性能較差,這主要是因?yàn)樵诘浞諊心軌虮Ａ籼脊羌?不僅可以增強(qiáng)材料的導(dǎo)電性,有利于電荷轉(zhuǎn)移,同時(shí)也可以防止納米粒子在充放電過(guò)程中粉化破裂,改善材料的的循環(huán)穩(wěn)定性。與石墨烯材料復(fù)合,憑借石墨烯優(yōu)異的電化學(xué)性質(zhì)、良好的導(dǎo)電性和機(jī)械強(qiáng)度以及巨大的比表面積,復(fù)合材料的儲(chǔ)鋰性能得到進(jìn)一步優(yōu)化與改善。
[Abstract]:In recent years, with the rapid development of new energy industry, more and more high-performance electrode materials have been used in energy storage devices.Because of its inherent defects, the single component ferrite electrode material can not meet the requirements of high energy density, high power density and high cycle stability of power battery.The development and research of new composite electrode materials have become the focus of battery research and development. The advantages of each component material can be brought into play by the synergistic effect among multicomponent materials.Its application in the electrode material of lithium ion battery is beneficial to the improvement and optimization of the overall performance.In this thesis, a series of ferrite based nanocomposites were designed and fabricated, and applied to the cathode materials of lithium ion batteries. The electrochemical lithium storage performance and the mechanism of lithium storage were studied.Preparation and Lithium Storage Properties of Nitrogen-doped Graphite Nanocomposites; Nitrogen-doped graphene was prepared by one step hydrothermal reaction and loaded on the surface of ferrite MFe204 (MFe204) NiCoCoZN) nanoparticles.Ferrite-nitrogen-doped graphene nanocomposites were prepared and used as anode materials for lithium ion batteries.The electronic layer structure of graphene surface can be effectively adjusted by nitrogen atom doping to provide more lithium-storage active sites. At the same time, the high lithium-storage capacity of ferrite can be used to achieve the controllable preparation of cathode materials for lithium ion batteries with excellent performance and stable cycle.The structure and morphology were characterized by means of XRDX Ramante Tem BET, and the electrochemical properties were tested.The results show that the ferrite nitrogen-doped graphene nanocomposites exhibit good cycling and rate properties.Preparation and lithium storage properties of ferrite-ordered intercalated graphene nanocomposites the ferrite-ordered intercalated graphene nanocomposites were prepared by two-step method and their electrochemical lithium storage properties were studied.The large specific surface area of ordered intercalated graphene enables the homogeneous dispersion of ferrite nanoparticles, which effectively alleviates the volume contraction and expansion during the intercalation and removal of lithium ions, which is conducive to the cyclic stability of electrochemical lithium storage.The ordered arrangement and excellent electrical conductivity of organic intercalated graphene reduce the diffusion resistance of charge and lithium ions in electrode materials, which is beneficial to the charge-discharge performance of high current density.Because of the synergistic effect among multicomponent materials, the nanocomposites have excellent electrochemical lithium storage properties.Preparation and lithium storage properties of nickel ferrate nanorod-graphene nanocomposites; preparation of nickel ferrate nanorods precursor by metal-organic frame design and calcination in different atmosphere.The product was applied to the cathode material of lithium ion battery and its performance was tested.The experimental results show that the products calcined in nitrogen atmosphere have good cycling stability and rate performance, while those calcined in oxygen have poor performance, which is mainly due to the ability to retain the carbon skeleton in the atmosphere.It can not only enhance the conductivity of the material, but also prevent the particles from breaking down during charge and discharge, and improve the cycle stability of the material.With the excellent electrochemical properties of graphene, good electrical conductivity and mechanical strength and huge specific surface area, the lithium storage properties of the composites were further optimized and improved.
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TM912

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本文編號(hào)：1745363