過渡金屬氧化物（Fe₂O₃,NiO和Co₃O₄等）因自身具有較高的理論比容量的特點,被認(rèn)為是應(yīng)用在鋰離子電池并能夠代替石墨的一種理想的負(fù)極材料之一。但是,過渡金屬氧化物在鋰離子電池的應(yīng)用中存在著較差的導(dǎo)電性以及在嵌鋰和脫鋰過程中較大的體積膨脹的缺點,這些缺點導(dǎo)致了較差的電化學(xué)性能,從而限制了其在鋰離子電池中的廣泛應(yīng)用。當(dāng)前,將金屬氧化物負(fù)載到高導(dǎo)電碳材料表面構(gòu)筑復(fù)合材料提高電化學(xué)性能成為重要解決方案之一。其中,多孔石墨烯（graphene）由于具有優(yōu)異的導(dǎo)電性,較大的比表面積以及能夠加快鋰離子擴(kuò)散的通道,被認(rèn)為是提高金屬氧化物基復(fù)合材料最有潛力的碳材料。本研究,通過簡單的熱處理工藝、柯肯達(dá)爾效應(yīng)以及原位蝕刻策略設(shè)計合成了多種過渡金屬氧化物/多孔graphene復(fù)合材料,將其作為鋰離子電池的負(fù)極,并對其電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。具體研究內(nèi)容如下:1.將納米活性材料負(fù)載于多孔還原氧化graphene上是一種合成高性能鋰離子電池電極材料的有效策略。我們利用一種簡單的熱處理工藝以及原位刻蝕策略合成了一種γ-Fe... 

【文章來源】：青島大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

鋰離子電池的發(fā)展簡史[12]

青島大學(xué)碩士學(xué)位論文3方面逐漸更新發(fā)展，成為了人們生活中不可分割的一部分[21]。圖1.1鋰離子電池的發(fā)展簡史[12]Figure1.1SchematicillustrationoftheworkingmechanismofLIBs[12]1.1.2鋰離子電池的基本結(jié)構(gòu)和特點圖1.2表示了生活中最常見的鋰離子電池的基本組成：負(fù)極、正極、隔膜和電解液，另外，還包含了其他如集流體、粘合劑、導(dǎo)電添加劑和封裝材料等的支持部件[23]。圖1.2鋰離子電池結(jié)構(gòu)圖[22]Figure1.2Thestructureoflithiumionbattery[22]從圖1.3表示的鋰離子電池工作原理圖可以看出鋰離子電池的基本原理被稱為“搖椅式”充放電模式，這種模式就是鋰離子和電子在電池內(nèi)部充放電過程中正負(fù)極來回的嵌入和脫嵌。這種“搖椅式”充放電模式具體的解釋如下：首先，鋰離子在充電過程中從正極脫出并通過電解液進(jìn)入到電極負(fù)極材料的晶

青島大學(xué)碩士學(xué)位論文4格中，同時，電子通過電路進(jìn)入電池的負(fù)極。然后鋰離子在放電過程中離開負(fù)極并穿過隔膜流向正極，同時電子通過電路進(jìn)入電池的正極[24]。圖1.3鋰離子電池的工作原理圖[22]Figure1.3SchematicillustrationoftheworkingmechanismofLithiumionbatteries[22]1.2鋰離子電池電極材料1.2.1正極材料正極材料是鋰離子電池的核心，它不僅是鋰離子電池中最主要的鋰離子提供者，同時也是電池比容量的主要貢獻(xiàn)者[25]。由于與負(fù)極材料相比，作為正極材料的要求相對較高并且在電池的生產(chǎn)過程中正極材料的成本占據(jù)整個電池的1/3。因此，現(xiàn)在正極材料進(jìn)軍商業(yè)化的重要難點是尋求和制備較低成本以及具有較高的能量密度的新型材料。迄今為止，比較常見的鋰離子正極材料主要有三類：1)如LiCoO2具有六方層狀晶體結(jié)構(gòu)的材料；2)如LiMn2O4具有立方尖晶石晶體結(jié)構(gòu)的材料；3)如LiFePO4具有正交橄欖石晶體結(jié)構(gòu)的材料[26-29]。1.2.2負(fù)極材料目前，鋰離子電池的負(fù)極材料主要包括以下三種：1)鋰離子電池中的碳材料[30]：目前市場中最常見的碳材料主要包括無定型碳、碳納米管和石墨三種材料，其中商業(yè)化中使用最多的石墨材料根據(jù)制造方式的不同


本文編號：2917272