當今世界,鋰離子電池因為具有能量密度高、循環(huán)壽命長等優(yōu)點,已經(jīng)廣泛應用于手機、筆記本電腦以及新能源汽車等領域,成為二次電池的市場主流。但是,隨著鋰離子電池的廣泛使用,人們開始越來越擔憂鋰礦價格的高漲及其礦產(chǎn)資源的緊缺。因此,發(fā)展新的二次電池體系成為了一種迫切需求。因為鈉資源的豐富性及其低廉的價格以及鋰離子和鈉離子相似的化學性質(zhì),最近鈉離子電池開始受到廣泛關注,并被認為是鋰離子電池優(yōu)良的替代品。但是由于鈉離子的半徑(1.02A)要遠大于鋰離子的半徑(0.76A),很難找到適合鈉離子脫嵌的電極材料,因而開發(fā)高容量的鈉離子電池電極活性材料已成為鈉離子電池研究的熱點。但是目前鈉離子電池負極活性材料的研究仍主要集中于碳材料領域,所以亟待開發(fā)高性能的負極活性材料。為此本文重點研究了金屬氧化物作為鈉離子電池負極材料,主要研究內(nèi)容包括以下幾點：1.采用溶膠凝膠法,以鈦酸四丁酯等為原料合成了納米TiO2作為鈉離子電池負極活性材料,并通過改進的Hummers法合成了GO(氧化石墨),再對TiO2材料進行復合和熱處理,研究不同的RGO(還原氧化石墨烯)復合比例(選取4wt.%、6wt.%和1 0wt.%)對活性材料電化學性能的影響。電化學性能測試結(jié)果表明,純TiO2作為負極活性材料具有166.2 mA h g-1的首次充電比容量。含6wt.%的RGO復合后的TiO2-RGO復合材料表現(xiàn)出顯著提高的循環(huán)性能和容量保持率,材料的初始比容量提高到564.5mA h g-1,并且在50次循環(huán)后,容量保持在227mA h g-1。2.采用水熱合成法,以鉬酸銨等為原料合成了納米MoO3作為鈉離子電池負極活性材料,并通過改進的Hummers法合成了GO,對MoO3材料進行復合,再通過后續(xù)熱處理,研究不同的RGO復合比例(選取4wt.%、6wt.%、10wt.%和15wt.%)對活性材料電化學性能的影響。電化學性能測試結(jié)果表明,純MoO3作為負極活性材料具有476.2 mA hg-1的首次充電比容量。含6wt.%石墨烯復合后的MoO3-RGO復合材料表現(xiàn)出明顯提高的循環(huán)性能和容量保持率,材料在50圈循環(huán)后,容量保持在208 mAh g-13.采用水熱合成法,以乙酸鈷等為原料合成了納米Co3O4作為鈉離子電池負極活性材料,并通過改進的Hummers法制備了GO,對Co3O4材料進行復合,再通過后續(xù)熱處理,研究不同的RGO復合比例(選取5wt.%、10wt.%)對活性材料的電化學性能影響。電化學性能測試結(jié)果表明,純Co3O4作為負極活性材料表現(xiàn)出326.2 mAhg-1的首次充電比容量。含10wt.%的RGO復合后的Co3O4-RGO復合材料表現(xiàn)出明顯提高的循環(huán)性能和容量保持率,含5wt.%的RGO復合后的Co3O4-RGO復合材料的初始放電比容量提高到768.6 mAhg-1,并且在50次循環(huán)后,容量保持在235mAhg-1。
【學位單位】：華東師范大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2016
【中圖分類】：TM912
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鈉離子電池概述
    1.3 鈉離子電池正極材料
    1.4 鈉離子電池負極材料
    1.5 鈉離子電池電解液
    1.6 本課題研究方案及可行性分析
    參考文獻
第二章 實驗儀器及方法
    2.1 實驗試劑與儀器
    2.2 材料的表征手段
    2.3 電池的組裝及電化學性能表征
2-RGO材料的制備以及表征'>第三章 TiO₂-RGO材料的制備以及表征
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
    3.3 結(jié)果與討論
    3.4 本章小結(jié)
    參考文獻
3-RGO材料的制備以及表征'>第四章 MoO₃-RGO材料的制備以及表征
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
    4.3 結(jié)果與討論
    4.4 本章小結(jié)
    參考文獻
3O₄-RGO材料的制備以及表征'>第五章 Co₃O₄-RGO材料的制備以及表征
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
    5.3 結(jié)果與討論
    5.4 本章小結(jié)
    參考文獻
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 本文的工作總結(jié)
    6.2 展望
碩士期間發(fā)表論文
致謝

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本文編號：2864382