尖晶石型材料錳酸鋅(ZnMn₂O₄),由于其在地球上儲(chǔ)量豐富,環(huán)境友好,制備過程簡單而且價(jià)格較低,使得其成為極具潛力的鋰離子電池負(fù)極材料。它是一種轉(zhuǎn)換機(jī)制和合金機(jī)制并存的過渡金屬氧化物負(fù)極材料,具有很高的比容量(784 mAh g^-1)。但是其自身仍存在著電子電子/離子導(dǎo)電率較低,鋰離子脫嵌過程中體積變化較大和首次不可逆容量大等問題。這極大地制約了Zn Mn₂O₄在鋰離子電池上的應(yīng)用。因此通過合理改善制備方法,調(diào)控設(shè)計(jì)特殊形貌,以及進(jìn)行各種表面修飾來提高ZnMn₂O₄的電化學(xué)性能是對其實(shí)際應(yīng)用非常有意義的工作。首先,我們采用簡單的燃燒法利用不同的熱處理溫度合成了粒徑和分散程度不同的尖晶石型ZnMn₂O₄納米顆粒,并研究了材料不同的顆粒尺寸對其電化學(xué)性能的影響。隨后我們通過簡單的碳酸鹽反應(yīng)物共沉淀的方法,制備了微米球形的前驅(qū)體材料,又通過后續(xù)不同的煅燒溫度對最后產(chǎn)物ZnMn₂

【文章頁數(shù)】：167 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
內(nèi)容提要
中文摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鋰離子電池
        1.2.1 鋰離子電池的發(fā)展
        1.2.2 鋰離子電池的組成及基本原理
    1.3 鋰離子電池負(fù)極材料
        1.3.1 負(fù)極材料的要求
        1.3.2 負(fù)極材料的種類
    1.4 鋰離子電池氧化物負(fù)極材料的改性手段
        1.4.1 粒徑控制
        1.4.2 形貌控制
        1.4.3 導(dǎo)電材料修飾
    1.5 過渡金屬復(fù)合氧化物負(fù)極材料錳酸鋅
        1.5.1 ZnMn₂O₄負(fù)極材料的結(jié)構(gòu)
        1.5.2 ZnMn₂O₄負(fù)極材料的研究進(jìn)展
        1.5.3 ZnMn₂O₄存在的問題
    1.6 選題意義與研究內(nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)材料與測試方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料
    2.2 材料的結(jié)構(gòu)表征
        2.2.1 X射線衍射分析(XRD)
        2.2.2 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.2.3 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.2.4 拉曼散射光譜(Raman)
        2.2.5 X-射線光電子能譜(XPS)
        2.2.6 比表面積測試(BET)
        2.2.7 熱重分析(TG)
        2.2.8 元素分析(EA)
    2.3 材料的電化學(xué)測試
        2.3.1 電極片的制備
        2.3.2 紐扣式電池的組裝
        2.3.3 電化學(xué)測試
第3章 燃燒法制備ZnMn₂O₄納米顆粒
    3.1 前言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 樣品制備
        3.2.2 材料表征與電化學(xué)測試
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 燃燒過程作用分析
        3.3.2 ZnMn₂O₄材料的形貌
        3.3.3 ZnMn₂O₄材料的電化學(xué)性能
    3.4 本章小結(jié)
第4章 共沉淀法制備ZnMn₂O₄核殼微米球及其電化學(xué)性能探究
    4.1 前言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 樣品制備
        4.2.2 材料的表征
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 前驅(qū)體的結(jié)構(gòu)與形貌
        4.3.2 ZnMn₂O₄材料的結(jié)構(gòu)與形貌
        4.3.3 核殼微米球的形成機(jī)理分析
        4.3.4 ZnMn₂O₄材料的電化學(xué)性能
        4.3.5 反應(yīng)機(jī)理分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 ZnMn₂O₄的形貌調(diào)控及其對電化學(xué)性能的影響
    5.1 前言
    5.2 實(shí)驗(yàn)部分
        5.2.1 樣品制備
        5.2.2 材料的表征
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 不同形貌的形成機(jī)理
        5.3.2 ZnMn₂O₄材料的結(jié)構(gòu)與形貌
        5.3.3 ZnMn₂O₄材料的電化學(xué)性能
        5.3.4 材料的儲(chǔ)鋰機(jī)制
    5.4 本章小結(jié)
第6章 石墨烯包覆ZnMn₂O₄空心微米球的制備及電化學(xué)性能研究
    6.1 前言
    6.2 實(shí)驗(yàn)部分
        6.2.1 樣品制備
        6.2.2 樣品的表征
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 材料的制備機(jī)理
        6.3.2 氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)與形貌
        6.3.3 ZnMn₂O₄/RGO復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和形貌分析
        6.3.4 ZnMn₂O₄/RGO復(fù)合材料的電化學(xué)性能測試
    6.4 本章小結(jié)
第7章 高容量CMK-3@ZnMn₂O₄鋰離子電池復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與研究
    7.1 前言
    7.2 實(shí)驗(yàn)部分
        7.2.1 樣品制備
        7.2.2 樣品的表征
    7.3 結(jié)果與討論
        7.3.1 材料的結(jié)構(gòu)與形貌
        7.3.2 ZnMn₂O₄@CMK-3復(fù)合材料的電化學(xué)性質(zhì)
    7.4 本章小結(jié)
第8章 結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
作者簡介及攻讀博士學(xué)位期間所取得的學(xué)術(shù)成果..
致謝



本文編號：3926217