本文關(guān)鍵詞：硫化鈷復(fù)合負(fù)極材料的制備及儲(chǔ)鈉性能研究

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【摘要】：由于具有較高的理論容量,硫化鈷被認(rèn)為是一種比較有前景的鈉離子電池負(fù)極材料。然而,硫化鈷的導(dǎo)電性比較差并且其在充放電過程中的體積膨脹很大,所以硫化鈷作為鈉離子電池負(fù)極材料的倍率和循環(huán)性能不太理想,因此限制了它的實(shí)際應(yīng)用。本論文以改善硫化鈷的循環(huán)和倍率性能為目的,對硫化鈷進(jìn)行了復(fù)合改性研究,分別采用石墨烯(r GO)和聚苯胺(PANI)兩種導(dǎo)電性和柔韌性都很好的材料對硫化鈷進(jìn)行了復(fù)合改性,制備了Co S/r GO和Co_3S_4@PANI兩種復(fù)合材料,并系統(tǒng)地研究了它們的電化學(xué)性能。論文的主要內(nèi)容如下:采用一步水熱法成功制備了純的Co S和Co S/r GO復(fù)合材料,探討了石墨烯的加入對材料形貌和電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,純的Co S納米粒子由于團(tuán)聚嚴(yán)重而形成塊狀的微米粒子,而石墨烯的加入不僅阻止了Co S納米粒子的團(tuán)聚而且形成了具有“三明治”結(jié)構(gòu)的Co S/r GO復(fù)合材料。Co S納米粒子與高導(dǎo)電性石墨烯的緊密接觸既能夠提高電子和離子的傳輸又能增強(qiáng)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,從而提高材料的電化學(xué)性能。在0.05-2.0 V的電壓范圍內(nèi),100 m A/g的電流密度下,Co S/r GO復(fù)合材料的首次放電比容量為567.3 m Ah/g,循環(huán)100周后的放電比容量還能達(dá)到230.8 m Ah/g,而純的Co S材料在循環(huán)了100周后放電比容量僅剩27.2 m Ah/g,遠(yuǎn)低于Co S/r GO復(fù)合材料的容量。Co S/r GO復(fù)合材料在2000 m A/g的大電流密度下,容量仍能達(dá)到132.9 m Ah/g,而純Co S則無明顯的容量保留。采用水熱法合成了Co_3S_4納米管,然后用原位聚合法成功制備了Co_3S_4@PANI復(fù)合材料,并探討了聚苯胺的包覆對材料電化學(xué)性能的影響。結(jié)果顯示,在0.05-2.0 V的電壓范圍內(nèi),200 m A/g的電流密度下,純的Co_3S_4材料的首次放電比容量高達(dá)815.3 m Ah/g,循環(huán)100周后放電比容量就只剩下58.2 m Ah/g。而在相同的電壓范圍和電流密度下,Co_3S_4@PANI復(fù)合材料的首次放電比容量為578.8 m Ah/g,循環(huán)100周后,容量還能達(dá)到252.5 m Ah/g,幾乎是純的Co_3S_4材料的5倍。當(dāng)電流密度升高到4000 m A/g,復(fù)合材料的放電比容量仍然能夠達(dá)到184.1 m Ah/g,而純Co_3S_4的放電比容量僅為51.3 m Ah/g。Co_3S_4@PANI復(fù)合材料展示出了更加優(yōu)異的電化學(xué)性能,這歸因于PANI包覆層不僅提高了材料的導(dǎo)電性,而且可以作為“保護(hù)層”在一定程度上抑制Co_3S_4在充放電過程中由于體積膨脹而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)粉化與破裂。
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ138.12;TM912
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本文編號(hào)：1155850