本文關(guān)鍵詞：雜原子摻雜二次電池負極材料的制備及電化學(xué)性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文主要采用簡單的水熱合成及后續(xù)的熱處理過程制備了氮摻雜TiO_2納米管/氮摻雜石墨烯納米片復(fù)合物、氮摻雜有序介孔碳、氮磷共摻雜碳微球等一系列雜原子摻雜二次電池負極材料,采用不同的表征手段和電化學(xué)性能測試研究了雜原子摻雜對樣品結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響,主要研究內(nèi)容如下:以TiO_2納米粒子為基體,尿素為氮源,少量石墨烯為導(dǎo)電劑,在高濃度的氫氧化鈉環(huán)境下采用水熱合成及熱處理方法合成了氮摻雜TiO_2納米管/氮摻雜石墨烯納米片復(fù)合物,作為鋰離子電池負極材料研究其儲鋰性能,電化學(xué)測試結(jié)果顯示,氮摻雜TiO_2納米管/氮摻雜石墨烯復(fù)合物表現(xiàn)出了優(yōu)異的放電性能和倍率性能,在0.1A/g的電流密度下循環(huán)40次后放電比容量仍達232mAh/g,在5A/g的高電流密度下放電比容量達91 mAh/g。以SBA-15為模板,蔗糖為碳源,尿素為氮源,采用簡單的水熱合成及熱處理方法制備了氮摻雜有序介孔碳(NCMK),作為鈉離子電池的負極材料研究其儲鈉性能,電化學(xué)性能測試顯示NCMK具有高的放電比容量(0.1A/g的電流密度下首次放電比容量為374mAh/g)、良好的循環(huán)性能(0.1A/g的電流密度下循環(huán)45次后容量為327mAh/g,每次循環(huán)的容量損失僅為1.06mAh/g)及優(yōu)異的倍率性能(2A/g的電流密度下比容量為98mAh/g)。以葡萄糖為碳源,磷酸氫二胺為氮源和磷源,通過簡單的水熱反應(yīng)及后續(xù)的熱處理過程合成氮磷共摻雜碳微球(NPCM),作為鈉離子電池的負極材料研究其儲鈉性能,電化學(xué)性能測試結(jié)果表明NPCM具有高的放電比容量(0.1A/g的電流密度下首次放電比容量為305mAh/g)、優(yōu)異的倍率性能(5A/g的高電流密度下比容量仍然高達136mAh/g)和良好的循環(huán)穩(wěn)定性(0.5A/g的電流密度下循環(huán)200次容量保持率高達98%)。
【關(guān)鍵詞】：鋰離子電池 鈉離子電池 雜原子摻雜 TiO_2 介孔碳 碳微球
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM912;TB33
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRAC T6-11
• 第1章 緒論11-22
• 1.1 引言11
• 1.2 鋰離子電池11-15
• 1.2.1 鋰離子電池簡介11-12
• 1.2.2 鋰離子電池工作原理和性能特點12-14
• 1.2.3 鋰離子電池負極材料概述14-15
• 1.3 鈉離子電池15-18
• 1.3.1 鈉離子電池簡介15
• 1.3.2 鈉離子電池工作原理和性能特點15-16
• 1.3.3 鈉離子電池負極材料概述16-18
• 1.4 雜原子摻雜對電極材料性能的影響18-20
• 1.5 論文的選題依據(jù)及主要研究內(nèi)容20-22
• 1.5.1 論文的選題依據(jù)20
• 1.5.2 研究的主要內(nèi)容20-22
• 第2章 實驗方法和測試原理22-28
• 2.1 化學(xué)試劑及儀器設(shè)備22-23
• 2.2 紐扣電池的制備23-24
• 2.2.1 電極的制備23-24
• 2.2.2 電池的組裝24
• 2.3 材料的表征手段24-26
• 2.3.1 X射線衍射（XRD）24
• 2.3.2 拉曼光譜（Raman）24-25
• 2.3.3 熱重分析（TG）25
• 2.3.4 掃描電子顯微鏡（SEM）25
• 2.3.5 透射電子顯微鏡（TEM）25
• 2.3.6 X射線光電子能譜（XPS）25-26
• 2.3.7 N_2物理吸附26
• 2.4 電化學(xué)分析方法26-28
• 2.4.1 循環(huán)伏安（CV）測試26
• 2.4.2 交流阻抗（EIS）測試26-27
• 2.4.3 恒流充放電（CD）測試27-28
• 第3章 氮摻雜二氧化鈦納米管/氮摻雜石墨烯復(fù)合物的制備及其儲鋰性能研究28-40
• 3.1 引言28-29
• 3.2 實驗部分29-30
• 3.2.1 氧化石墨烯（GO）的制備29
• 3.2.2 氮摻雜二氧化鈦納米管/氮摻雜石墨烯納米片復(fù)合物的制備29-30
• 3.3 結(jié)果與討論30-38
• 3.3.1 X射線衍射（XRD）測試30-31
• 3.3.2 掃描電鏡（SEM）和透射電鏡（TEM）測試31-33
• 3.3.3 X射線光電子能譜（XPS）測試33-34
• 3.3.4 熱重分析（TG）34-35
• 3.3.5 循環(huán)伏安（CV）測試35-36
• 3.3.6 恒流充放電（CD）測試36-38
• 3.3.7 交流阻抗（EIS）測試38
• 3.4 本章小結(jié)38-40
• 第4章 氮摻雜有序介孔碳的制備及其儲鈉性能研究40-50
• 4.1 引言40
• 4.2 實驗部分40-41
• 4.2.1 前驅(qū)體模板介孔硅 (SBA-15) 的制備40-41
• 4.2.2 有序介孔碳（CMK-3）的制備41
• 4.2.3 氮摻雜有序介孔碳 (NCMK) 的制備41
• 4.3 結(jié)果和討論41-49
• 4.3.1 X射線衍射（XRD）測試41-42
• 4.3.2 掃描電鏡（SEM）和透射電鏡 (TEM) 測試42-43
• 4.3.3 拉曼光譜（Raman）測試43-44
• 4.3.4 氮氣（N_2）等溫吸脫附曲線測試44-45
• 4.3.5 X射線光電子能譜（XPS）測試45
• 4.3.6 循環(huán)伏安（CV）測試45-46
• 4.3.7 恒流充放電（CD）測試46-48
• 4.3.8 交流阻抗（EIS）測試48-49
• 4.4 本章小結(jié)49-50
• 第5章 氮磷共摻雜碳微球的制備及其儲鈉性能研究50-61
• 5.1 引言50
• 5.2 實驗部分50-51
• 5.2.1 碳微球（CM）的制備50-51
• 5.2.2 氮磷共摻雜碳微球（NPCM）的制備51
• 5.3 結(jié)果與討論51-59
• 5.3.1 X射線衍射（XRD）測試51
• 5.3.2 掃描（SEM）電鏡和透射（TEM）電鏡測試51-52
• 5.3.3 拉曼（Raman）光譜測試52-53
• 5.3.4 X射線光電子能譜（XPS）測試53-54
• 5.3.5 循環(huán)伏安（CV）測試54-56
• 5.3.6 恒流充放電（CD）測試56-59
• 5.3.7 交流阻抗（EIS）測試59
• 5.4 本章小結(jié)59-61
• 結(jié)論61-62
• 參考文獻62-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔的科研任務(wù)與主要成果71-72
• 致謝72

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