本文關(guān)鍵詞：鈷酸鋅基納米復(fù)合材料的制備及其鋰離子電池性能研究

  更多相關(guān)文章： 鋰離子電池 負(fù)極材料 ZnCo_2O_4@CNT ZnCo_2O_4@MnO_2 復(fù)合材料

【摘要】：近年米,由于便攜電子設(shè)備,電動汽車的需求不斷增長,擁有高比容量、充放電速度快、循環(huán)周期長等特點的鋰電池電極材料備受關(guān)注。目前商業(yè)中鋰電池主要使用的電極材料為石墨,其理論容量為374mAh/g,很難以滿足人們的需求,因此需要尋找更好的負(fù)極材料來代替石墨。Co基尖品石結(jié)構(gòu)由于其較高可逆容量而被廣泛研究。在Co基尖品石結(jié)構(gòu)中,ZnCo2O4由于其低毒性,低成本,熱穩(wěn)定性高,容量大等特點備受關(guān)注。然而,由于其導(dǎo)電率低,充放電循環(huán)過程中體積變化較大也需要進(jìn)一步改進(jìn),將其與導(dǎo)電性好或者比容量高的納米材料進(jìn)行復(fù)合,利用兩種材料的協(xié)同效應(yīng),是一種提高其電容性質(zhì)的有效途徑。本論文研究圍繞ZnCo2O4納米材料,成功制備了ZnCo2O4納米線陣列、ZnCo2O4/碳納米管和ZnCo2O4/MnO2復(fù)合材料,并探索了它們的鋰離子電池性質(zhì),主要工作如下：(1)通過水熱法在鎳網(wǎng)上合成了ZnCo2O4納米線,采用SEM、XRD、TG、電化學(xué)測試等手段對樣品的結(jié)構(gòu)、形貌、電化學(xué)性能進(jìn)行研究。ZnCo2O4納米線寬度為100nm,長度約為5μm-8μm。其作為負(fù)極的鋰離子電池首次放電容量有1498 mAh/g,經(jīng)過50次充放電循環(huán)以后,容量仍有612 mAh/g。通過延長水熱反應(yīng)的時間,得到了長度更長的納米線,通過電化學(xué)循環(huán)測試,結(jié)果表明材料的充放電容量會隨著納米線長度的增加而降低。(2)針對ZnCo2O4材料本身的導(dǎo)電率較低,充放電循環(huán)容量保持率不高等缺點,在(1)的研究基礎(chǔ)上,在ZnCo2O4納米線外用化學(xué)氣相沉積法成功了包覆一層碳納米管(ZnCo2O4@CNT)。通過SEM、XRD、電化學(xué)測試等測試手段對樣品的結(jié)構(gòu)、形貌、電化學(xué)性能進(jìn)行表征,對CNT的包覆原理進(jìn)行了分析。電化學(xué)測試結(jié)果表明ZnCo2O4納米線與碳納米管復(fù)合后,首次放電容量有1392 mAh/g,經(jīng)過50次充放電循環(huán)以后容量仍有735 mAh/g,在0.5 A/g大電流充放電時容量為570。相比于單純的ZnCo2O4材料,包覆碳納米管的復(fù)合材料具有更好的循環(huán)穩(wěn)定性與快速充放電性能。(3)將ZnCo2O4材料與KMnO4溶液通過水熱反應(yīng),在ZnCo2O4納米線外成功包覆了Mn02,得到了ZnCo2O4通過SEM、XRD、TEM等測試方式驗證了包覆物的成分為MnO2,并對包覆后的復(fù)合材料進(jìn)行電化學(xué)測試,結(jié)果表明雖然復(fù)合材料的循環(huán)穩(wěn)定性很高,但其首次放電不可逆容量較大,循環(huán)容量較低,第二次循環(huán)的放電容量為314 mAh/g,經(jīng)過50次循環(huán)以后容量為215 mAh/g。(4)將基底更換為柔性的碳布,在上面生長ZnCo2O4納米線復(fù)合材料后作為負(fù)極,用柔性的LiCoO2作為正極材料組裝為柔性鋰離子電池,測試其充放電容量。
【關(guān)鍵詞】：鋰離子電池 負(fù)極材料 ZnCo_2O_4@CNT ZnCo_2O_4@MnO_2 復(fù)合材料
【學(xué)位授予單位】：華中師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM912
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 引言11
• 1.2 鋰離子電池簡介11-14
• 1.2.1 鋰離子電池的工作原理11-13
• 1.2.2 鋰離子電池的結(jié)構(gòu)及其優(yōu)點13-14
• 1.3 常見鋰離子電池電極材料14-18
• 1.3.1 常見鋰離子電池正極材料15-16
• 1.3.2 常見鋰離子電池負(fù)極材料16-18
• 1.4 納米材料在鋰電池中應(yīng)用18
• 1.5 論文選題依據(jù)及主要研究內(nèi)容18-20
• 第二章 ZnCo_2O_4的制備及其作為鋰離子電池負(fù)極材料的性能研究20-32
• 2.1 引言20-21
• 2.2 實驗部分21-23
• 2.2.1 實驗藥品及儀器21-22
• 2.2.2 樣品合成22
• 2.2.3 材料的表征與性能測試22-23
• 2.3 樣品表征23-27
• 2.3.1 XRD分析23
• 2.3.2 熱重分析23-25
• 2.3.3 SEM分析25-27
• 2.4 樣品的電化學(xué)性能27-31
• 2.4.1 循環(huán)伏安27-28
• 2.4.2 充放電循環(huán)28-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第三章 ZnCo_2O_4復(fù)合材料的制備及其作為鋰離子電池負(fù)極材料的性能研究32-50
• 3.1 引言32-33
• 3.2 ZnCo_2O_4@CNT復(fù)合材料的制備及性能研究33-41
• 3.2.1 實驗藥品及儀器33-34
• 3.2.2 樣品合成34
• 3.2.3 ZnCo_2O_4@CNT復(fù)合材料的表征34-37
• 3.2.4 碳納米管的生長機(jī)理37-38
• 3.2.5 ZnCo_2O_4@CNT復(fù)合材料的電化學(xué)性能38-41
• 3.3 ZnCo_2O_4@MnO_2復(fù)合材料的制備及性能研究41-46
• 3.3.1 實驗藥品及儀器41-42
• 3.3.2 樣品合成42
• 3.3.3 ZnCo_2O_4@MnO_2復(fù)合材料的表征42-45
• 3.3.4 ZnCo_2O_4@MnO_2復(fù)合材料的電化學(xué)性質(zhì)45-46
• 3.4 基于碳布的柔性電池46-48
• 3.4.1 樣品合成46-47
• 3.4.2 性能測試47-48
• 3.5 本章小結(jié)48-50
• 第四章 結(jié)論與展望50-52
• 參考文獻(xiàn)52-60
• 致謝60

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 陳軍;陶占良;袁華堂;;鋰離子二次電池電極材料的研究進(jìn)展[J];電源技術(shù);2007年12期

，

本文編號：1085968