【摘要】：鋰離子電池體系經(jīng)過(guò)不斷的完善,日漸成熟,已被廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域�？萍嫉倪M(jìn)步,尤其是混合動(dòng)力車的不斷發(fā)展,對(duì)于鋰離子電池的性能人們提出了更高的要求。目前以碳類材料為負(fù)極材料的鋰離子電池,己不能滿足人們的需求。而鐵基材料由于具有較高的理論容量、良好的安全性能和較高自然儲(chǔ)量受到人們的廣泛關(guān)注。但鐵基材料導(dǎo)電性能差,而且循環(huán)充放電中的體積效應(yīng)將導(dǎo)致電極材料的粉化,與集流體分離,使其電化學(xué)性能快速衰減。因此,緩解鐵基材料在循環(huán)嵌鋰時(shí)產(chǎn)生的體積變化和提高電極穩(wěn)定性、導(dǎo)電性成為了鐵基材料研究的關(guān)鍵點(diǎn)。大量的研究結(jié)果表明,中空化、納米化、合金化、與碳材料復(fù)合等多種手段都是改進(jìn)鐵基材料性能的有效方法。但是,單一地使用任何一種方法都不能長(zhǎng)足地改善材料的性能,若能將幾種方法相結(jié)合,同時(shí)結(jié)合其他類型的材料構(gòu)成復(fù)合材料,相互取長(zhǎng)補(bǔ)短,則有望更好地改進(jìn)材料的各方面的性能�；谝陨峡紤],本論文以鐵基材料為研究對(duì)象,從三個(gè)方面對(duì)鐵基材料進(jìn)行了改進(jìn)研究。(1)通過(guò)混合溶劑熱的方法制備中空Fe_3O_4微球(H-Fe_3O_4),該實(shí)驗(yàn)中使用乙二醇/二乙二醇(EG/DEG=1/1)混合溶劑,聚乙二醇(PEG)作為表面穩(wěn)定劑。通過(guò)SEM和TEM分析,我們將H-Fe_3O_4微球的合成機(jī)理總結(jié)為:導(dǎo)向聚集和Ostwald熟化機(jī)理的共同作用;得益于中空結(jié)構(gòu)能緩解充放電過(guò)程中的體積變化,H-Fe_3O_4微球的循環(huán)穩(wěn)定性明顯提升。(2)通過(guò)兩步法制備了二維碳包覆空心Fe_3O_4/氧化石墨烯納米片復(fù)合材料(H-Fe_3O_4@/GNS)通過(guò)SEM及TEM表征發(fā)現(xiàn)H-Fe_3O_4@C/GNS復(fù)合材料中,H-Fe_3O_4微球均勻的分布在GNS表面,GNS的存在防止了H-Fe_3O_4微球團(tuán)聚,緩解充放電過(guò)程中H-Fe_3O_4微球的體積變化,提高復(fù)合材料的導(dǎo)電能力;H-Fe_3O_4微球表面包覆一層碳,與GNS一起形成雙層導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),碳層的存在防止了充放電過(guò)程中形成的鐵單質(zhì)對(duì)于電解液薄膜的催化作用,促進(jìn)了穩(wěn)定的SEI薄膜的形成,使得H-Fe_3O_4@C/GNS復(fù)合材料在1C和10C下仍表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性,更能滿足目前的市場(chǎng)需求。(3)通過(guò)一步離子置換反應(yīng)在低溫下制備了Mn_xFe_(3-x)O_4/GNS復(fù)合材料。通過(guò)XRD及XPS分析了Mn_xFe_(3-x)O_4立方晶的形成過(guò)程,得出的結(jié)論是:Fe~(2+)首先置換的Mn3O4晶體中的Mn3+,并且隨著Fe~(2+)濃度的提高,Mn~(2+)也被置換出來(lái);由于Mn_xFe_(3-x)O_4立方晶尺寸小且中空,具有更大的比表面積,復(fù)合材料表現(xiàn)出較大的可逆比容量和出眾的循環(huán)性能。
【學(xué)位授予單位】：石河子大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM912

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本文編號(hào)：2561947