本文關鍵詞：鐵酸鎳負極材料的改性及其電化學性能研究

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【摘要】：如今,隨著社會對清潔能源需求的增加,鋰離子電池在電動汽車和大規(guī)模儲能領域的應用越來越廣泛,與此同時對鋰離子電池高能量密度的電化學性能需要進一步提高。目前,鋰離子電池的研究熱點集中在開發(fā)比容量高、循環(huán)性能好、安全性能好的負極材料上,在過渡金屬氧化物當中,NiFe2O4被認為是一種極具應用前景的鋰離子電池負極材料,因為NiFe2O4具有915 mAhg-1的理論比容量,而且資源豐富,成本較低,對環(huán)境友好。但是NiFe2O4材料本身存在電導率低、充放電循環(huán)過程中體積變化大等問題,導致差的循環(huán)穩(wěn)定性,電化學性能不理想。本文以NiFe2O4為研究對象,結合石墨烯的優(yōu)異導電性能、儲鋰特性和復合改性技術,采用水熱法原位合成了NiFe2O4/石墨烯復合負極材料,并用碳源對其進行包覆改性提高材料的電化學性能,系統(tǒng)的探討了復合材料的結構與形貌對其電化學性能的影響。取得了以下主要實驗成果:(1)采用水熱法制備了球狀NiFe2O4負極材料納米顆粒,該顆粒具有均勻的尺寸和較高的結晶度,對制備工藝進行了研究發(fā)現(xiàn):最佳制備工藝為水熱時間24 h,熱處理溫度400℃時,材料在100 mAg-1電流密度下,首次放電容量高達1361mAhg-1,電化學性能表現(xiàn)良好。(2)采用水熱一步原位還原制備了NiFe2O4納米顆粒均勻分散在石墨烯表面的復合材料。石墨烯的復合,有利于提高NiFe2O4的分散性,并且能夠作為應力緩沖基質和增強NiFe2O4的導電性,電化學測試得出最佳的水熱溫度180℃,最佳的石墨烯含量10%,在石墨烯含量為10%的復合材料中,首次放電比容量為1068 mAhg-1,循環(huán)20次后容量保持率70.8%,阻抗和循環(huán)伏安測試表明其具有較小的內阻且具有良好的可逆性。(3)采用碳包覆合成NiFe2O4/石墨烯/C復合材料,電化學性能測試表明當蔗糖或抗壞血酸兩種碳源的含量為20%時制備的材料具有優(yōu)良的性能。蔗糖和抗壞血酸比例為20%的NiFe2O4/石墨烯/C復合材料,在100 mAg-1電流密度下,恒流充放電測試表明首次放電容量分別為1031、1362 mAhg-1,循環(huán)20次后的容量保持率分別為72.2%、71.6%,均比未包覆前的NiFe2O4/石墨烯復合材料的循環(huán)性能有所提高。進行碳源的包覆能夠增加材料的導電性能,提高活性材料電化學性能。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM912

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