本文選題：化學(xué)浴沉積 + 電沉積��； 參考：《哈爾濱理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：能量轉(zhuǎn)化器件已成為當(dāng)今各國(guó)關(guān)注的重要技術(shù)研究方向之一,在能量轉(zhuǎn)化器件的使用過程中存在電化學(xué)能量?jī)?chǔ)存和轉(zhuǎn)換。其中,電極材料是能量轉(zhuǎn)化器件的重要組成部分,直接影響能量轉(zhuǎn)化器件的能量存儲(chǔ)性能。因此,近年的各項(xiàng)研究主要集中在探索新的電極材料和改善現(xiàn)有的電極材料等方面。本文利用化學(xué)浴沉積、電沉積等方法在泡沫鎳基底上制備出Co_3O_4、Co_3O_4/PANI(聚苯胺)納米棒陣列。利用XRD、SEM和Raman等多種測(cè)試手段對(duì)陣列結(jié)構(gòu)分析表明:Co_3O_4納米棒陣列的表面成功地被一層10-20nm的導(dǎo)電聚苯胺涂層覆蓋。該電極在無需粘合劑的情況下,測(cè)試其電化學(xué)性能及鋰電池的循環(huán)與倍率性能。對(duì)比兩種電極材料電化學(xué)性能得出,Co_3O_4/PANI核殼結(jié)構(gòu)納米棒陣列電極在300 mA g-1的電流密度、50個(gè)循環(huán)后容量仍然保持78%,而純Co_3O_4納米棒陣列電極50個(gè)循環(huán)后容量?jī)H為57%。在電流密度為3000 mA g-1下,Co_3O_4/PANI納米棒陣列電極的容量仍保留有45%的容量,高于Co_3O_4納米棒陣列電極12%的保留容量。分析原因主要為:(1)Co_3O_4/PANI陣列結(jié)構(gòu)在其納米棒結(jié)構(gòu)之間具有足夠的空間儲(chǔ)存鋰離子,大比表面積的納米棒結(jié)構(gòu)增大了電解液與納米棒的接觸面積,縮短了鋰離子的傳輸路徑;(2)聚苯胺良好的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性可保護(hù)Co_3O_4納米棒陣列在循環(huán)過程中的體積膨脹,并增加復(fù)合電極的電荷轉(zhuǎn)移速率,進(jìn)而提高復(fù)合電極的容量和循環(huán)穩(wěn)定性。為進(jìn)一步探索排列一致的陣列電極,利用化學(xué)浴沉積、電沉積和水熱的方法制備空心鎳微米棒/碳納米球核殼陣列結(jié)構(gòu)電極。該陣列電極在100個(gè)循環(huán)周期后仍保持148 mAh g-1的容量,仍保留有86.8%的容量,具有良好的循環(huán)性能,在50mA g-1的電流密度下該陣列電極的充電容量高達(dá)170 mAh g-1。分析得出,(1)鎳微米棒之間存在的較大空隙有利于碳納米球與電解質(zhì)的接觸,空隙結(jié)構(gòu)可以承受嵌鋰/脫鋰的過程的體積膨脹和收縮,(2)納米碳球填充在鎳微米棒的空隙中,形成良好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),提高了電極材料的導(dǎo)電性。這些優(yōu)良的結(jié)構(gòu)特性使電極材料具有較高的電化學(xué)儲(chǔ)鋰性能和較穩(wěn)定的循環(huán)性能。
[Abstract]:Nowadays, energy conversion devices have become one of the most important research directions in the world. Electrochemical energy storage and conversion exist in the use of energy conversion devices. Among them, electrode material is an important part of energy conversion devices, which directly affects the energy storage performance of energy conversion devices. Therefore, recent studies have focused on exploring new electrode materials and improving existing electrode materials. In this paper, Cos _ 3O _ S _ 4 / Co _ 3O _ T _ 4 / pan _ (4) nanorods arrays were prepared on nickel foam substrate by means of chemical bath deposition and electrodeposition. The analysis of the structure of the array by XRD-SEM and Raman shows that the surface of the nanorod array is successfully coated with a conductive Polyaniline coating of 10-20nm. The electrochemical performance of the electrode and the cycle and rate performance of the lithium battery were measured without binder. Compared with the electrochemical properties of the two electrode materials, the current density of CoSZ / pani core / shell nanorod array electrode at 300mAg ~ (-1) is obtained. The capacity of 50 nanorod array electrodes is still 78m after 50 cycles, while that of pure Co_3O_4 nanorod array electrode is only 57g after 50 cycles. At the current density of 3000 Ma g ~ (-1), the capacity of Co3OO _ 4 / pani nanorod array electrode is still 45%, which is higher than that of Co_3O_4 nanorod array electrode (12%). The main reason is that there is enough space between the nanorods to store lithium ions, and the nanorod structure with large specific surface area increases the contact area between electrolyte and nanorods. The good conductivity and stability of Polyaniline can protect the volume expansion of Co_3O_4 nanorods during cycling and increase the charge transfer rate of the composite electrode. Thus, the capacity and cycle stability of the composite electrode are improved. In order to further explore the coherent array electrodes, hollow nickel micron rod / carbon nanospheres array structure electrodes were prepared by chemical bath deposition, electrodeposition and hydrothermal methods. The array electrode has a capacity of 148 mAh g ~ (-1) and a capacity of 86.8% after 100 cycles. It has good cycling performance. The charging capacity of the array electrode is as high as 170 mAh g ~ (-1) at the current density of 50mA g ~ (-1). The results show that the large gap between nickel micron rods and carbon nanospheres is favorable to the contact between carbon nanospheres and electrolytes, and the pore structure can withstand the volume expansion and shrinkage of lithium intercalation / lithium removal process) carbon nanospheres are filled in the voids of nickel micron rods. A good conductive network is formed, and the conductivity of electrode material is improved. These excellent structural properties make the electrode materials have high electrochemical lithium storage performance and stable cycling performance.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM912

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本文編號(hào)：1798405