本文關(guān)鍵詞：自支撐氧化鈷納米結(jié)構(gòu)鋰離子電池負(fù)極材料研究

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【摘要】：鋰離子電池負(fù)極材料的發(fā)展在鋰離子電池的發(fā)展中起到至關(guān)重要的作用,而傳統(tǒng)的石墨負(fù)極雖然具有較好的循環(huán)性能,但其理論比容量太低,難以滿(mǎn)足高能量密度電池的需求。因此迫切需要發(fā)展具有高理論容量的負(fù)極材料來(lái)替代石墨負(fù)極。過(guò)渡金屬鈷氧化物具有很高的理論比容量,很有希望成為新型鋰離子電池的負(fù)極材料。但其首次不可逆容量較大,衰減速度過(guò)快限制了它的實(shí)際應(yīng)用。本文以水熱合成為基礎(chǔ),在泡沫鎳基底上制備出自支撐的C0304納米線(xiàn),C-Co3O4核殼結(jié)構(gòu)納米線(xiàn)以及CoO納米片陣列并研究了它們作為鋰離子電池負(fù)極材料的電化學(xué)性能。主要工作為以下幾個(gè)方面：1.利用水熱反應(yīng)在泡沫鎳上制備出Co2(CO3)(OH)2納米線(xiàn)前驅(qū)體,空氣條件下退火后得到Co3O4納米線(xiàn)陣列。該納米線(xiàn)陣列首次充放電容量高達(dá)1300 mAhg-1,但是循環(huán)性穩(wěn)定性相對(duì)較差。2.在合成的Co2(CO3)(OH)2納米線(xiàn)前驅(qū)體基礎(chǔ)上,結(jié)合ALD和CVD兩種沉積方法,嘗試制備出以A1203作為犧牲層的C-CO3O4空心核殼納米線(xiàn),得到的納米線(xiàn)表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和充放電比容量,經(jīng)過(guò)20圈循環(huán),比容量扔保持在1000 mAhg-1以上。3.分別利用兩種不同的方法制備出氧化鈷納米片陣列,一種是一步水熱法制備出Co(OH)2納米片,空氣中退火后得到Co3O4納米片,該納米片具有較高的比容量和穩(wěn)定的循環(huán)性能。另外一種是利用ALD在Co2(CO3)(OH)2納米線(xiàn)外包覆一層氧化鐵,Ar氛圍下退火后,得到由納米線(xiàn)自組裝而成的CoO納米片陣列,這種結(jié)構(gòu)的納米片具有比單根納米線(xiàn)陣列更好的電化學(xué)性能,該納米片在經(jīng)過(guò)50圈循環(huán)后,可逆容量保持在1027.8 mAhg-1。
【關(guān)鍵詞】：鋰離子電池負(fù)極材料 自支撐 納米線(xiàn)陣列 納米片陣列
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TM912;TB383.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-28
• 1.1 前言10
• 1.2 鋰離子電池的發(fā)展史10-11
• 1.3 鋰離子電池的工作原理及性能特點(diǎn)11-12
• 1.3.1 鋰離子電池的基本原理11-12
• 1.3.2 鋰離子電池的性能特點(diǎn)12
• 1.4 鋰離子電池負(fù)極材料概述12-22
• 1.4.1 碳負(fù)極材料13-16
• 1.4.2 合金類(lèi)材料16-19
• 1.4.3 過(guò)渡金屬氧化物19-22
• 1.4.4 其它負(fù)極材料22
• 1.5 鈷氧化物負(fù)極材料的研究概況22-26
• 1.5.1 與碳材料復(fù)合23-24
• 1.5.2 復(fù)合材料24
• 1.5.3 空心結(jié)構(gòu)24-25
• 1.5.4 形貌控制25-26
• 1.6 本論文的研究目的和內(nèi)容26-28
• 1.6.1 研究目的26-27
• 1.6.2 研究?jī)?nèi)容27-28
• 第2章 實(shí)驗(yàn)儀器和方法28-31
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器28-29
• 2.2 材料的分析表征技術(shù)29-31
• 2.2.1 物相表征29
• 2.2.2 SEM表征29
• 2.2.3 TEM表征29
• 2.2.4 電化學(xué)性能表征29-31
• 第3章 氧化鈷納米線(xiàn)陣列制備及其電化學(xué)性能研究31-37
• 3.1 前言31
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分31-32
• 3.2.1 Co_3O_4納米線(xiàn)陣列的合成31-32
• 3.2.2 電化學(xué)性能表征32
• 3.3 結(jié)果與討論32-36
• 3.3.1 材料形貌表征分析32-34
• 3.3.2 材料結(jié)構(gòu)表征分析34-35
• 3.3.3 Co_3O_4納米線(xiàn)的電池性能測(cè)試35-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第4章 蛋黃結(jié)構(gòu)CO_3O_4納米線(xiàn)的制備及其鋰離子電池負(fù)極性能研究37-44
• 4.1 前言37-38
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分38-40
• 4.2.1 Co_2(CO_3)(OH)_2納米線(xiàn)的合成38
• 4.2.2 ALD沉積Al_2O_3過(guò)程38
• 4.2.3 碳包覆38-39
• 4.2.4 蛋黃結(jié)構(gòu)的制備39
• 4.2.5 電化學(xué)性能表征39-40
• 4.3 結(jié)果與討論40-43
• 4.3.1 材料形貌表征分析40-42
• 4.3.2 C-Co_3O_4納米線(xiàn)的電池性能測(cè)試42-43
• 4.4 本章小結(jié)43-44
• 第5章 氧化鈷納米片的制備及其鋰離子電池負(fù)極性能研究44-57
• 5.1 前言44-45
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分45-47
• 5.2.1 一步水熱法合成Co_3O_4納米片制備45
• 5.2.2 ALD協(xié)助的納米線(xiàn)自組裝CoO納米片制備45-47
• 5.2.3 電化學(xué)性能表征47
• 5.3 結(jié)果與討論47-56
• 5.3.1 一步水熱法Co_3O_4納米片47-50
• 5.3.2 ALD協(xié)助的納米線(xiàn)自組裝CoO納米片50-56
• 5.4 本章小結(jié)56-57
• 結(jié)論57-58
• 參考文獻(xiàn)58-66
• 發(fā)表論文66-67
• 致謝67

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 劉建睿;王猛;尹大川;黃衛(wèi)東;;高能鋰離子電池的研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2001年07期

2 楊遇春;二次鋰電池進(jìn)展[J];電池;1993年05期

3 張世超;;鋰離子電池關(guān)鍵材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J];新材料產(chǎn)業(yè);2006年03期

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本文編號(hào)：674396