鋰離子電池作為綠色的儲能裝置,因擁有較高的工作電壓、較長的使用壽命、無記憶效應等優(yōu)勢,而被普遍的應用到各個領域。但是,在現在這個物聯網時代,隨著無線射頻技術、感應器、智能衣服、智能包裝等興起,商業(yè)化鋰離子電池已達不到要求。過渡金屬氧化物擁有較高的理論容量、來源豐富、價格便宜,特別是混合過渡金屬氧化物中不同金屬離子之間的協(xié)同作用有助于容量的進一步提升,被廣泛的認為是最有應用價值的鋰離子電池負極材料之一。然而,氧化物本身導電性差,在充放電過程中易發(fā)生體積膨脹等問題限制了其實際應用。通過巧妙的設計合成過程,制備具有穩(wěn)定微納結構的混合過渡金屬氧化物可以有效的緩解上述問題。另外,探究具有特殊結構的混合過渡金屬氧化物的生長機制可以指導合成其他的相關材料。另外,鋰硫電池作為另一個先進的可逆充電電池,其憑借較高的理論比容量(1675 mAh/g)、儲量豐富、無污染等優(yōu)勢逐漸登上新能源儲存的舞臺。就目前的研究現狀來看,影響鋰硫電池商業(yè)化的主要問題是硫和相應的放電產物的絕緣性、長鏈多硫化鋰的溶解等。通過雜原子摻雜及無機分子功能化后的碳材料,可以有效的固定多硫化物,減小穿梭效應。合理的制備具有高導電性、高載硫量的正極材料,成為鋰硫電池發(fā)展的需要。本論文主要通過水熱法和回流方法來實現鎢基微納復合材料的可控制備,并研究其作為電極材料的電化學性能,論文的主要內容包括:(1)首次在不添加任何表面活性劑的前提下,通過兩步水熱法成功的合成了 ZnW04六角星結構(HHMs)。通過TEM、SEM和XRD等表征手段分析在不同反應時間下,中間產物的組成、形貌和相的變化�；谏鲜鼋Y果和分析,提出了原位形成和晶格相融的生長機制解釋3D六角星形結構的形成過程。將其作為鋰離子電池負極材料進行電化學性能測試,倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性明顯優(yōu)于已報道的文獻,這主要是因為結構穩(wěn)定且結晶度高,而且不同金屬離子之間的協(xié)同效應,可以緩解充放電過程中體積膨脹,提供更多的活性位點。在循環(huán)90圈之后,通過SEM表征,發(fā)現六角星形結構保留完整,進一步說明了穩(wěn)定的結構對電化學性能有著重要的作用。(2)首次通過簡單低溫回流的方法制備了 W2C與N、P摻雜的石墨烯的復合材料。高溫還原后的石墨烯具有較高的導電性,可以提高電子傳輸效率。雜原子摻雜及W2C將石墨烯進行功能化,將W2C@N/P-rGO復合材料作為硫的載體進行鋰硫電池性能測試,表現出了優(yōu)異的電化學穩(wěn)定性,載硫量高達68%時,在1 C(1 C = 1675 mA/g)的電流密度下,循環(huán)500圈之后,放電比容量能維持在大約400mAh/g。高載硫量、優(yōu)異的電池性能主要得益于不同材料的巧妙組合,優(yōu)勢互補。
【學位單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：TB33;TM912
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號說明
第一章 緒論
    1.1 鋰離子電池簡介
        1.1.1 引言
        1.1.2 鋰離子電池的工作原理
        1.1.3 鋰離子電池正極材料
        1.1.4 鋰離子電池負極材料
    1.2 鋰硫電池簡介
        1.2.1 鋰硫電池的工作原理
        1.2.2 鋰硫電池的問題與挑戰(zhàn)
        1.2.3 正極材料設計
    1.3 本論文的選題背景和主要研究內容
    參考文獻
4六角星結構及其電化學性能的研究'>第二章 水熱法合成分級ZnWO₄六角星結構及其電化學性能的研究
    2.1 前言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗試劑
        2.2.2 樣品制備
        2.2.3 樣品表征
        2.2.4 樣品的電化學測試
    2.3 結果與討論
        2.3.1 樣品的形貌與結構
        2.3.2 六角星結構的形成機制
        2.3.3 電化學性質
    2.4 本章小結
    參考文獻
2C與氮、磷摻雜的還原石墨烯復合材料在鋰硫電池中的應用'>第三章 W₂C與氮、磷摻雜的還原石墨烯復合材料在鋰硫電池中的應用
    3.1 前言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗試劑
        3.2.2 樣品制備
        3.2.3 樣品表征
        3.2.4 樣品的電化學測試
    3.3 結果與討論
        3.3.1 樣品的形貌與結構
        3.3.2 電化學性質
    3.4 本章小結
    參考文獻
本論文的創(chuàng)新點和不足
致謝
攻讀碩士期間發(fā)表的學術論文目錄
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本文編號：2836966