本文關(guān)鍵詞：幾種過(guò)渡金屬氧化物鋰離子電池負(fù)極材料的制備與電化學(xué)性能

  更多相關(guān)文章： 過(guò)渡金屬氧化物 二氧化鈦 氧化銅 鋰離子電池 負(fù)極材料

【摘要】：鋰離子電池在儲(chǔ)能方面的發(fā)展越來(lái)越受到關(guān)注,其相對(duì)于傳統(tǒng)電池(鉛蓄電池,鎳鎘電池等)具有比容量大,質(zhì)量輕,使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。但是隨著社會(huì)發(fā)展,對(duì)電池性能的要求也在不斷提高,鋰離子電池也在不斷的改進(jìn)。雖然目前主要使用石墨作為商業(yè)化鋰離子電池的負(fù)極材料,但是其比容量低,倍率性能差,使鋰離子電池的發(fā)展受到相應(yīng)的限制。過(guò)渡金屬氧化物由于其來(lái)源廣泛,價(jià)格低廉且比容量大等優(yōu)勢(shì),在鋰離子電池方面的應(yīng)用引起了研究者的廣泛關(guān)注。但是由于過(guò)渡金屬氧化物在鋰離子脫出和嵌入過(guò)程中體積變化較大,容易導(dǎo)致電極破裂,電極材料與集流體分離,使電池的使用壽命降低。因此本文通過(guò)對(duì)過(guò)渡金屬氧化物負(fù)極材料的形貌調(diào)控,與碳材料復(fù)合或者氮摻雜碳來(lái)改善鋰離子電池負(fù)極材料的電化學(xué)性能。論文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下：1.將合成的TiO2前驅(qū)體分別在氬氣和氨氣中煅燒得到組成不同的TiO2與碳(TiO2/C)和氮摻雜碳TiO2 (N-TiO2/C)納米復(fù)合物。兩產(chǎn)物均為球形,直徑大約160 nm,且前者表面較光滑,后者則由小的納米顆粒組成,表面較粗糙。通過(guò)電化學(xué)性能測(cè)試發(fā)現(xiàn)N-TiO2/C復(fù)合材料在電流密度為0.6 C時(shí),經(jīng)過(guò)220次循環(huán)后,可逆比容量為277 mAh g-1,而TiO2/C復(fù)合材料的比容量只有228.9 mAh g-1,說(shuō)明N-TiO2/C具有高的比容量。在不同電流密度下測(cè)試發(fā)現(xiàn)N-TiO2/C復(fù)合材料也具有較好的倍率性能,表明氮摻雜作用改善了TiO2電極材料的電化學(xué)性能。2.通過(guò)無(wú)模板一步水熱法制備了中空@多孔的TiO2微球,其殼層的厚度約為450 nm。中空@多孔TiO2微球的合成機(jī)理包括TiO2納米粒子的生成、聚集以及定向生長(zhǎng),HF刻蝕、奧斯瓦爾德熟化和轉(zhuǎn)化過(guò)程。經(jīng)過(guò)充放電測(cè)試發(fā)現(xiàn),在電流密度為0.6 C時(shí),經(jīng)過(guò)150次循環(huán),可逆比容量約為170 mAh g-1;倍率測(cè)試則發(fā)現(xiàn),在電流密度為24 C時(shí)可逆比容量為40.8 mAh g-1,體現(xiàn)了較好的倍率性能,可能由于中空@多孔的結(jié)構(gòu)提供了更多的儲(chǔ)鋰位點(diǎn),同時(shí)促進(jìn)了電解液的擴(kuò)散和鋰離子的運(yùn)輸。此TiO2負(fù)極材料具有優(yōu)異的電化學(xué)性能,將有可能成為理想的鋰離子電池負(fù)極材料。3.在超聲條件下通過(guò)配位轉(zhuǎn)化的方式,由[Cu(NH3)4]2+與均苯三甲酸反應(yīng)合成Cu-MOF材料。將Cu-MOF在空氣中不同溫度下煅燒制備組成和形貌不同的電極材料,發(fā)現(xiàn)在250℃下煅燒后的產(chǎn)物是CuO/C復(fù)合材料,為中空多孔棒狀;而在300℃和350℃溫度下產(chǎn)物均為CuO,無(wú)碳存在,形貌不規(guī)整。通過(guò)充放電測(cè)試發(fā)現(xiàn),在電流密度為100 mAg-1時(shí),循環(huán)200次后,在溫度為250℃,煅燒后的產(chǎn)物可逆比容量為505 mAh g-1,遠(yuǎn)高于在300℃和350℃下煅燒產(chǎn)物的比容量(分別為250.1 mAh g-1和192.3 mAh g-1), CuO/C的倍率性能也優(yōu)于CuO,說(shuō)明中空多孔結(jié)構(gòu)和碳的存在改善了電極材料的電化學(xué)性能。
【關(guān)鍵詞】：過(guò)渡金屬氧化物 二氧化鈦 氧化銅 鋰離子電池 負(fù)極材料
【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：O646;TM912
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-26
• 1.1 前言9-10
• 1.2 鋰離子電池概述10-13
• 1.2.1 鋰離子電池發(fā)展史10-11
• 1.2.2 鋰離子電池的組成和工作原理11-13
• 1.3 過(guò)渡金屬氧化物負(fù)極材料的研究狀況13-19
• 1.3.1 過(guò)渡金屬氧化物負(fù)極材料的類(lèi)型13
• 1.3.2 TiO_2負(fù)極材料研究進(jìn)展13-16
• 1.3.3 CuO負(fù)極材料研究進(jìn)展16-19
• 1.4 本文的設(shè)計(jì)思路和研究?jī)?nèi)容19-20
• 參考文獻(xiàn)20-26
• 第二章 氮摻雜的TiO_2/C復(fù)合材料的制備與儲(chǔ)鋰性能26-37
• 2.1 前言26-27
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分27-28
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑27
• 2.2.2 樣品制備27
• 2.2.3 樣品表征27-28
• 2.2.4 電池組裝和電化學(xué)性能測(cè)試28
• 2.3 結(jié)果與討論28-34
• 2.3.1 產(chǎn)物的物相分析28-30
• 2.3.2 X射線光電子能譜分析30-31
• 2.3.3 產(chǎn)物的形貌表征31-32
• 2.3.4 電化學(xué)性能測(cè)試32-34
• 2.4 結(jié)論34
• 參考文獻(xiàn)34-37
• 第三章 無(wú)模板法制備性能優(yōu)異的中空@多孔的TiO_2鋰離子電池負(fù)極材料37-49
• 3.1 前言37-38
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分38-39
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑38
• 3.2.2 中空@多孔TiO_2微球的制備38
• 3.2.3 樣品表征38-39
• 3.2.4 電化學(xué)性能測(cè)試39
• 3.3 結(jié)果與討論39-45
• 3.3.1 EDS圖譜分析39-40
• 3.3.2 產(chǎn)物的物相和形貌分析40-42
• 3.3.3 中空@多孔TiO_2微球形成過(guò)程42-43
• 3.3.4 電化學(xué)性能分析43-45
• 3.4 結(jié)論45-46
• 參考文獻(xiàn)46-49
• 第四章 配位轉(zhuǎn)化法制備中空多孔CuO/C鋰離子電池負(fù)極材料49-63
• 4.1 前言49-50
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分50-52
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑50
• 4.2.2 Cu-MOF的制備50
• 4.2.3 CuO/C復(fù)合材料制備50-51
• 4.2.4 樣品表征51
• 4.2.5 電化學(xué)測(cè)試51-52
• 4.3 結(jié)果與討論52-58
• 4.3.1 Cu-MOF的物相和熱重分析52
• 4.3.2 產(chǎn)物的物相和拉曼分析52-54
• 4.3.3 產(chǎn)物的形貌分析54-56
• 4.3.4 電化學(xué)性能分析56-58
• 4.4 結(jié)論58-60
• 參考文獻(xiàn)60-63
• 致謝63-64
• 碩士期間發(fā)表的論文64

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 戴萃辰;脂肪族化合物的物理化學(xué)性能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)[J];自然雜志;1979年07期

2 何林生;;鈦白廢酸提鈧及鈧的應(yīng)用[J];杭州化工;1991年02期

3 張勇;霍慶媛;王力臻;張愛(ài)勤;宋延華;;LiFePO_4/MWNTs/BC復(fù)合材料的制備及電化學(xué)性能[J];熱加工工藝;2012年24期

4 杜霞;薛衛(wèi)東;劉帆;李昱樹(shù);;n型硅/碳復(fù)合材料的制備及電化學(xué)性能研究[J];電子元件與材料;2013年01期

5 ;鈦及鈦鉬合金電化學(xué)性能的研究[J];上海有色金屬;1978年03期

6 龔茜，，譚攸庚;釕鈦錫氧化物陽(yáng)極表面形態(tài)及電化學(xué)性能研究[J];氯堿工業(yè);1995年05期

7 鄧凌峰;陳洪;;2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑的合成及電化學(xué)性能[J];材料導(dǎo)報(bào);2009年22期

8 Degussa;徐翔飛;;“白炭黑”的制備工藝及其物理—化學(xué)性能[J];橡膠譯叢;1981年03期

9 劉春蓮;;《材料化學(xué)性能》課的教學(xué)實(shí)踐[J];太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版);2002年S1期

10 章宗穰;許傳經(jīng);潘幼良;;旋轉(zhuǎn)環(huán)—盤(pán)電極的研制和電化學(xué)性能研究[J];上海師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1984年03期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 郄富昌;彭慶文;唐致遠(yuǎn);;鋰離子電池負(fù)極材料Li_2ZnTi_3O_8/C納米顆粒的制備及其電化學(xué)性能[A];第30屆全國(guó)化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2013年

2 李良超;郝仕油;林秋月;應(yīng)桃開(kāi);;納米氧化錳的制備及其電化學(xué)性能研究[A];第五屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集Ⅲ[C];2004年

3 劉志超;黨海軍;陳廣宇;張自祿;;氟化石墨的制備與電化學(xué)性能[A];第十三次全國(guó)電化學(xué)會(huì)議論文摘要集（上集）[C];2005年

4 張森;李志勇;;氟化處理對(duì)儲(chǔ)氫合金電化學(xué)性能的影響研究[A];第十三次全國(guó)電化學(xué)會(huì)議論文摘要集（下集）[C];2005年

5 季益剛;周益明;邵陽(yáng);戴躍華;俞燕青;王青;唐亞文;陸天虹;沈濤;;氫氧化鎳的低熱固相合成及其電化學(xué)性能[A];第十三次全國(guó)電化學(xué)會(huì)議論文摘要集（上集）[C];2005年

6 董怡辰;王振波;秦華;;炭包覆對(duì)動(dòng)力鋰離子電池正極材料電化學(xué)性能影響[A];第22屆炭—石墨材料學(xué)術(shù)會(huì)論文集[C];2010年

7 侯磊;吳茂;何新波;曲選輝;;碳含量對(duì)磷酸釩鋰電化學(xué)性能的影響[A];第30屆全國(guó)化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2013年

8 鄒紅麗;招睿雄;沈培康;;鎢摻雜LiFePO_4的合成和電化學(xué)性能研究[A];第二十八屆全國(guó)化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

9 樊小勇;江宏宏;黃令;孫世剛;;電鍍錫作為鋰離子電池負(fù)極材料的電化學(xué)性能研究[A];第十三次全國(guó)電化學(xué)會(huì)議論文摘要集（上集）[C];2005年

10 王婷;曹中秋;邊靜;;鎂鋁儲(chǔ)氫電極合金的制備及電化學(xué)性能研究[A];第十三次全國(guó)電化學(xué)會(huì)議論文摘要集（下集）[C];2005年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 ;鋅的性質(zhì)與用途[N];期貨日?qǐng)?bào);2007年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 盧桂霞;過(guò)渡金屬氧化物鋰離子電池負(fù)極材料的制備及其電化學(xué)性能研究[D];山東大學(xué);2015年

2 胡梅娟;金屬氧化物基鋰/鈉離子電池負(fù)極材料制備與電化學(xué)性能研究[D];浙江大學(xué);2014年

3 劉芳延;基于綜纖維素制備炭基復(fù)合材料及其電化學(xué)性能研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2015年

4 江小劍;基于脫合金法的錳基微納結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑及其電化學(xué)性能研究[D];山東大學(xué);2015年

5 王聰;鋰離子電池電極材料Li_3V_2(PO_4)_3的制備及其電化學(xué)性能改性研究[D];北京化工大學(xué);2015年

6 莫潤(rùn)偉;高性能鋰離子電池正極材料LiV_3O_8的制備及其電化學(xué)性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

7 歷彪;鈦的含氟氧化物及其鋰化產(chǎn)物納米粒子的合成、表征與電化學(xué)性能研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

8 劉清朝;鋰空氣電池電極材料的制備和電化學(xué)性能研究[D];吉林大學(xué);2015年

9 石麗麗;新型鋰硫電池正極材料的制備及其電化學(xué)性能研究[D];北京理工大學(xué);2016年

10 劉兵;錫/鉬基鋰離子電池負(fù)極材料的微結(jié)構(gòu)調(diào)控及儲(chǔ)鋰性能研究[D];北京理工大學(xué);2015年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 栗志同;釩基材料的合成、表征及其電化學(xué)性能研究[D];華南理工大學(xué);2015年

2 王莎;多巴胺炭球及MOFs@硫復(fù)合材料的制備及其Li-S電池電化學(xué)性能研究[D];華南理工大學(xué);2015年

3 燕平;氫驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)法制備Li_xal_ySi_z鋰離子電池負(fù)極材料及其電化學(xué)性能[D];浙江大學(xué);2015年

4 杜志玲;摻氮多孔碳的制備及其電化學(xué)性能研究[D];燕山大學(xué);2015年

5 宋巧蘭;新型離子液體的制備及其電化學(xué)性能研究[D];陜西科技大學(xué);2015年

6 黃文靜;新型導(dǎo)電聚合物-石墨烯電極材料的制備及電化學(xué)性能研究[D];南京理工大學(xué);2015年

7 康怡然;納米二氧化錳/碳材料復(fù)合電極材料的制備及其電化學(xué)性能的研究[D];鄭州大學(xué);2015年

8 張亦弛;低維氧化鉬納米材料微觀結(jié)構(gòu)及其電化學(xué)性能研究[D];南京理工大學(xué);2015年

9 李濤;Fe-Mn-Ti-C鋰離子電池負(fù)極材料的制備及其電化學(xué)性能研究[D];山東大學(xué);2015年

10 申亞舉;水系鋰離子電池負(fù)極材料LiTi_2(P0_4)_3的制備及性能研究[D];沈陽(yáng)理工大學(xué);2015年

本文編號(hào)：757766