發(fā)布時(shí)間：2020-07-01 00:54

【摘要】：隨著傳統(tǒng)能源如石油、天然氣等的大量消耗,人類對(duì)這類燃料的過(guò)度使用也帶來(lái)了日趨嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題,不可再生能源終將枯竭。而鋰離子二次電池具有許多優(yōu)良的性能,如極長(zhǎng)的循環(huán)壽命、輸出電壓很高、能量密度大、充放電過(guò)程快速等,而被看作是最有前途的能源儲(chǔ)存系統(tǒng),并大量應(yīng)用到日常生活所需的便攜式電子產(chǎn)品中,并作為混合動(dòng)力汽車、電動(dòng)汽車的重要電源,逐步向大功率系統(tǒng)設(shè)備的領(lǐng)域發(fā)展。如今最為普遍的鋰離子電池負(fù)極材料為碳類材料,但其理論容量較低,安全性不高的問(wèn)題限制了該類材料在鋰電中的進(jìn)一步應(yīng)用。而過(guò)渡態(tài)金屬氧化物有著很高的理論比容量和豐富的來(lái)源,受到了研究者的廣泛關(guān)注。然而,作為負(fù)極材料時(shí),其電子電導(dǎo)率很低且在充放電過(guò)程中體積和內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生極大的變化,使得電池的不可逆容量變大,循環(huán)穩(wěn)定性較差。將不同尺寸、不同形貌的過(guò)渡金屬氧化物與其他納米尺寸的材料進(jìn)行復(fù)合可以很好的改善負(fù)極材料的電化學(xué)性能。本文以過(guò)渡態(tài)金屬氧化物為主要研究對(duì)象,制備了Cu_2O納米立方體、MoS_2/Cu_2O納米復(fù)合物、Co_3O_4納米片、MoS_2/Co_3O_4納米復(fù)合物。通過(guò)X-射線粉末衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)等測(cè)試方法對(duì)材料的尺寸、微觀形貌、晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究分析,通過(guò)交流阻抗、循環(huán)伏安、恒流充放電、倍率充放電測(cè)試系統(tǒng)對(duì)合成材料的電化學(xué)性能進(jìn)行探究。主要工作包括以下兩個(gè)部分:1.根據(jù)已有文獻(xiàn),采用簡(jiǎn)單的液相剝離法,超聲進(jìn)行剝離制備超薄的MoS_2納米片,通過(guò)水溶液法制備尺寸均一、體積較小的Cu_2O立方體,將兩種材料攪拌進(jìn)行復(fù)合即可得到MoS_2/Cu_2O納米復(fù)合物。XRD和TEM結(jié)果表明,單一的Cu_2O立方體尺寸均一,但出現(xiàn)了明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象,所制備的MoS_2/Cu_2O納米復(fù)合物有效的緩解了Cu_2O立方體的團(tuán)聚,Cu_2O立方體均一的負(fù)載在了MoS_2納米片的表面。將單體與復(fù)合物分別作為鋰離子電池的負(fù)極材料進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果表明,MoS_2/Cu_2O復(fù)合物顯示出優(yōu)于Cu_2O立方體的電化學(xué)性能。電流密度200 mA g~(-1)的條件下,MoS_2/Cu_2O電極材料的初次放電比容量為497.52 mAh g~(-1),循環(huán)50圈后的容量為519.2 mAh g~(-1),循環(huán)180圈以后,容量保持為524.9 mAh g~(-1),循環(huán)過(guò)程中的庫(kù)倫效率能夠維持在98%以上。因此得出結(jié)論,合成的MoS_2/Cu_2O納米復(fù)合物不僅提高了MoS_2和Cu_2O電化學(xué)活性,同時(shí)兩材料間具有一定的協(xié)同作用,緩解了電極材料的體積變化,供給了鋰離子更大的的嵌入-脫出空間。2.將MoS_2粉末分散在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中,超聲進(jìn)行剝離,可獲得超薄的MoS_2納米片,并分散在水與乙醇成比例的溶液中。向MoS_2分散液中加入原料六水合氯化鈷(CoCl_2.6H_2O)和六次甲基四胺(HMT),90℃條件下反應(yīng),將所得產(chǎn)物用馬弗爐煅燒,得到MoS_2/Co_3O_4復(fù)合物。表征結(jié)果表明,水溶液法制備的Co_3O_4納米片為六角片狀,尺寸均一,形貌規(guī)整。復(fù)合后的材料表面較為毛糙。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果證明,MoS_2/Co_3O_4復(fù)合物展現(xiàn)出明顯優(yōu)于Co_3O_4納米片的電化學(xué)性能。恒定電流密度為200 mA g~(-1)時(shí),MoS_2/Co_3O_4復(fù)合材料的初次放電比容量為1130.7 mAh g~(-1),循環(huán)55圈后,比容量達(dá)到了1013.3 mAh g~(-1)。電流密度為100、200、400、800 mA g~(-1)時(shí),其比容量分別為1301.6、1099.7、960.5、763.5 mAh g~(-1).以上結(jié)果表明,柔韌性MoS_2作為基底,六角片狀Co_3O_4生長(zhǎng)在上面形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)可以為L(zhǎng)i~+提供更多的活性位點(diǎn),有效的調(diào)整電極材料在充放電循環(huán)過(guò)程當(dāng)中發(fā)生的體積變化,保護(hù)了材料的原有結(jié)構(gòu),提高的材料的循環(huán)穩(wěn)定性。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM912
【圖文】：

圖 1-1 典型鋰離子電池工作原理示意圖[9]以正極材料和負(fù)極材料分別為圖1-1所示的層狀鈷酸鋰和石墨的鋰離子二次電池為例，其正負(fù)極與電池總反應(yīng)的方程式如下：正極反應(yīng):6C + xLi++ xe- LixC6（1-1）負(fù)極反應(yīng):LiCoO2 Li1-xCoO2+ xLi++ xe-（1-2）電池總反應(yīng)：6C+LiCoO2 Li1-xCoO2+LixC6（1-3）商業(yè)生產(chǎn)中，負(fù)極片制備使用了相同的方法即經(jīng)棍壓工藝后制成，銅箔上所涂布的物質(zhì)為嵌鋰化合物與導(dǎo)電劑、粘合劑的均勻混合物；使用隔膜將正負(fù)極隔

東南大學(xué)碩士學(xué)位論文上而下的正極片--隔膜--負(fù)極片--隔膜的順序放好，卷繞之后得到電裝入電池殼，進(jìn)行熱封裝，再注入電解液，即可封口成型[14]。近池的種類隨著鋰離子電池系統(tǒng)的發(fā)展和不斷完善而逐漸增多。市場(chǎng)子電池主要有平板型、紐扣型、棱柱型以及圓柱型四大類[15]。

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 蔡靖;;低維金屬氧化物的物理化學(xué)性能分析[J];中學(xué)物理教學(xué)參考;2017年02期

2 宋曉鋒;;“燒糖成蛇”實(shí)驗(yàn)改進(jìn)[J];中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考;2017年04期

3 李亞策;怎樣判斷金屬氧化物能否直接水化?[J];化學(xué)教學(xué);1991年02期

4 房國(guó)麗;;含鉍多元金屬氧化物的研究現(xiàn)狀[J];寧夏工程技術(shù);2011年04期

5 耿旺昌;吉志強(qiáng);張秋禹;;介孔金屬氧化物的研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2010年07期

6 陳建欣;;關(guān)于金屬氧化物與酸的反應(yīng)規(guī)律[J];常州教育學(xué)院學(xué)報(bào)(綜合版);1999年01期

7 林承志;金屬氧化物表面結(jié)構(gòu)及其反應(yīng)性[J];遼寧教育學(xué)院學(xué)報(bào);1996年05期

8 ;含金屬氧化物的PE紫外降解與穩(wěn)定[J];合成材料老化與應(yīng)用;1997年01期

9 PhilipH.Starmer,吳祉龍;金屬氧化物對(duì)羧基丁腈硫化膠性能的影響[J];合成橡膠工業(yè);1988年S1期

10 錢逸泰,陳祖耀,鄭國(guó)斌,黃允蘭;金屬氧化物之間的相互作用[J];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào);1988年03期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 戴洪興;王媛;Hamidreza Arandiyan;Jason Scott;Ali Bagheri;Rose Amal;;多孔金屬氧化物的制備及其催化應(yīng)用[A];第十一屆全國(guó)環(huán)境催化與環(huán)境材料學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2018年

2 馬臻;任瑜;盧巖斌;Peter G.Bruce;;介孔過(guò)渡金屬氧化物催化脫除環(huán)境污染物[A];第六屆全國(guó)環(huán)境化學(xué)大會(huì)暨環(huán)境科學(xué)儀器與分析儀器展覽會(huì)摘要集[C];2011年

3 白玉;栗則;劉虎威;;富鋰金屬氧化物復(fù)合材料在表面輔助激光解吸附質(zhì)譜中的應(yīng)用[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第十八屆全國(guó)有機(jī)分析及生物分析學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2015年

4 櫖恅i

本文編號(hào)：2736065