鋰離子電池具有能量密度高、無記憶效應(yīng)和長(zhǎng)循環(huán)壽命等優(yōu)點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于便攜式電子器件和電動(dòng)設(shè)備。目前商業(yè)化鋰離子電池負(fù)極主要是石墨碳基材料,但由于其理論比容量較低,已經(jīng)越來越難滿足現(xiàn)實(shí)發(fā)展的需求,開發(fā)新型高效負(fù)極材料已成為鋰離子電池技術(shù)快速發(fā)展的關(guān)鍵。研究表明,過渡金屬氧化物/磷化物的理論比容量比石墨負(fù)極高得多,其中氧化錳/磷化鐵理論比容量分別高達(dá)756 mAh/g和926 mAh/g,且資源儲(chǔ)量豐富,環(huán)境友好,受到科研工作者的廣泛關(guān)注。然而這兩種電極材料導(dǎo)電性差,且鋰離子嵌入/脫嵌過程中會(huì)產(chǎn)生劇烈的體積變化,嚴(yán)重影響其實(shí)際的電化學(xué)性能。本論文主要針對(duì)氧化錳和磷化鐵導(dǎo)電性差和充放電過程中體積變化率大的不足展開研究,通過高導(dǎo)電碳材料的包覆、微觀形貌設(shè)計(jì)及其協(xié)同效應(yīng)來提升其儲(chǔ)鋰性能。主要研究?jī)?nèi)容如下:（1）通過溫和的共沉淀法,合成出粒徑均勻且表面光滑的MnCO₃微球前驅(qū)體,然后經(jīng)水熱和碳化處理制備出一種類石榴型的多孔碳?xì)ぐ睲nO納米顆粒微球的復(fù)合材料。該復(fù)合材料中MnO納米顆粒之間存在空隙,可以有效緩沖體積膨脹,維持材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,防止電極材料開裂和粉碎。其作為鋰離子電... 

【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鋰離子電池工作原理示意圖

負(fù)極：nC總反應(yīng)：LiM2nC充放電1 2離子電池負(fù)極材料研究進(jìn)展墨烯基-金屬有機(jī)骨架材料墨烯是一種性能優(yōu)異的二維材料，具有良好的機(jī)械彈性、導(dǎo)電性可作為改善電子輸運(yùn)和防止團(tuán)聚的基底材料[7]。金屬有機(jī)骨架（型結(jié)晶多孔隙電極材料，具有結(jié)構(gòu)多樣、大比表面積、孔徑可調(diào)吸附、電池、超級(jí)電容器、催化劑等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景[8OF 的低穩(wěn)定性和低選擇性限制了其實(shí)際的應(yīng)用和發(fā)展，基于此 MOF 組合而成的復(fù)合材料近年來引起了廣泛關(guān)注。MOF 和石墨僅使材料的可控化得到進(jìn)一步增強(qiáng)，在穩(wěn)定性和導(dǎo)電性方面也帶喜的效果[10]。圖 1.2 中的 MOF/石墨烯基復(fù)合材料具有優(yōu)異的電化合材料形成新的孔隙，產(chǎn)生模板效應(yīng)，為研究 MOF 和其他材料，拓展了其可能的合成方法和可測(cè)試性能及應(yīng)用領(lǐng)域[11-13]。

湘潭大學(xué)碩士學(xué)位論文MOF/石墨烯基材料具有較大的比表面積和微孔體積，與母體材料相比，具有更多潛在的應(yīng)用。石墨烯基材料優(yōu)異的選擇性和穩(wěn)定性在很大程度上彌補(bǔ)了MOF 的不足，顯著提高了 MOF 的電化學(xué)性能[14]，不僅大大提高了復(fù)合材料的電子導(dǎo)電性，還在電極中建立了導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)[15]。圖 1.3 綜合這兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，電極材料的循環(huán)穩(wěn)定性得到了極大提高。MOF/石墨烯基材料的優(yōu)異性能歸因于MOF 的多孔結(jié)構(gòu)和石墨烯的高導(dǎo)電性，大大縮短了擴(kuò)散時(shí)間，加速了相轉(zhuǎn)移反應(yīng)，從而獲得優(yōu)異的性能[16]。一些研究者甚至將石墨烯層作為 MOF 的鈍化劑這歸功于石墨烯層晶格常數(shù)小，通過防止外部分子進(jìn)入多孔結(jié)構(gòu)的 MOF 來增強(qiáng)器件的電化學(xué)穩(wěn)定性。石墨烯基材料可以防止在充放電過程中電極團(tuán)聚和體積變化，提供混合增加的導(dǎo)電性[17]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]過渡金屬磷化物加氫脫硫催化劑的研究進(jìn)展[J]. 張淑娟,汪東遠(yuǎn),林威宇,宋立民.  天津科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(02)
[2]鋰離子二次電池負(fù)極材料的研究[J]. 吳宇平,姜長(zhǎng)印,萬春榮,李建軍.  化學(xué)世界. 2000(01)



本文編號(hào)：3484509