本文關(guān)鍵詞：金屬有機(jī)骨架材料的制備及其在鋰離子電池中的應(yīng)用

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【摘要】：近年來,金屬有機(jī)骨架材料作為新型鋰離子電池的電極材料受到了越來越多的關(guān)注,然而該類材料的具體空間結(jié)構(gòu)及制備條件與電化學(xué)性能的關(guān)系有待于更進(jìn)一步的研究。本論文分別制備了基于1,4-苯二甲酸、2,6-萘二甲酸及吡啶二甲酸三類有機(jī)配體的三大系列五種MOFs電極材料,并系統(tǒng)研究了各類材料的制備方法、電化學(xué)性能以及結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系,具體工作如下:(1)采用回流法和溶劑熱法制備了Co2(OH)2BDC電極材料,并探討了溶劑熱法制備Co2(OH)2BDC電極材料時(shí),溶劑組成對樣品電化學(xué)性能的影響。通過FTIR、XRD、SEM等測試方法對所制備樣品進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征,并通過恒電流充放電儀和循環(huán)伏安曲線測定了其電化學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,相比于回流法制備的樣品,溶劑熱法制備的樣品純度和結(jié)晶度更高,作為鋰離子電池電極材料,以電流密度為50 mA g-1在0.02-3 V電壓范圍內(nèi)充放電時(shí),循環(huán)100次后比容量仍保持在650 mAh g-1。當(dāng)溶劑組成為DMF∶無水乙醇∶去離子水=1∶1∶1時(shí),制備的Co2(OH)2BDC樣品具有更高的比容量和更好的循環(huán)性能。(2)為了研究芳環(huán)共軛體系的拓展對電極材料性能的影響,選取稠環(huán)芳香二甲酸2,6-萘二甲酸為配體,采用溶劑熱和溶液法分別制備了2,6-萘二甲酸鋰。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,溶劑熱法和回流法制備的材料具有相同的化學(xué)成分和一致的空間結(jié)構(gòu),但溶劑熱制備的材料平均粒徑(50μm)明顯大于回流法所得材料(3μm);在相同的充放電測試條件下,溶液法制備的材料的比容量和循環(huán)穩(wěn)定性更好。(3)選取吡啶二甲酸的三個(gè)同系物與氫氧化鋰反應(yīng),制備了相應(yīng)的有機(jī)鋰鹽。初步研究了三種樣品的充放電性能。結(jié)果表明,2,5-吡啶羧酸鋰循環(huán)60次后,充放電比容量分別為195.0 mAh g-1和201.2 mAh g-1。相比于3,4-吡啶羧酸鋰和3,5-吡啶羧酸鋰,比容量更高且電化學(xué)循環(huán)性能較好,原因歸結(jié)為對位二甲酸鹽在充電嵌鋰過程中形成穩(wěn)定的共軛結(jié)構(gòu),有利于電子的傳輸。
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM912

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