發(fā)布時(shí)間：2017-05-03 18:00

  本文關(guān)鍵詞：納米四氧化三鈷的可控制備及其電化學(xué)性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：立方尖晶石型Co_3O_4由于其易于制備、環(huán)境友好、成本低廉及相對較高的理論比容量(892mAh·g~(-1))等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是一種很有潛力且具高安全性能的鋰離子電池負(fù)極材料。但是由于Co_3O_4電極材料固有的低電傳導(dǎo)性(具半導(dǎo)體性質(zhì))及脫嵌鋰所引起的體積膨脹，導(dǎo)致在充放電過程中容量衰減較為明顯，特別是其在大倍率下的循環(huán)穩(wěn)定性能較差，因此其商業(yè)化過程任重而道遠(yuǎn)。 近年來，直接生長在集流體上的過渡金屬氧化物電極材料，越來越引起人們的重視。過渡金屬氧化物直接生長在集流體上，避免了使用導(dǎo)電乙炔黑、粘結(jié)劑等電化學(xué)惰性輔助材料，活性材料與集流體間直接接觸，得到了制作方法簡單、電傳導(dǎo)性高及較高比容量的電極材料。本文在鎳網(wǎng)上負(fù)載了不同形貌的尖晶石型納米Co_3O_4活性材料，對其進(jìn)行包覆改性，并利用物理和化學(xué)方法分別表征了其形貌、晶體結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能。主要研究工作如下： 1.采用溶劑熱-熱分解法在鎳網(wǎng)上合成了整齊排列的花狀Co_3O_4納米片負(fù)極材料。SEM和TEM測試結(jié)果表明：所得樣品為孔徑~7nm的介孔納米片圍繞一個(gè)中心組成的納米花狀尖晶石型Co_3O_4。將其與同等條件下制備的溶液中Co_3O_4電極材料的電化學(xué)性能進(jìn)行對比，測試結(jié)果表明：0.5C倍率下循環(huán)30次后，溶液中及負(fù)載于鎳網(wǎng)上的花狀Co_3O_4納米材料的放電比容量分別為593.1mAh·g~(-1)、883.3mAh·g~(-1)，相對于第2次放電過程，容量保持率分別為55.9%、82.3%。負(fù)載于鎳網(wǎng)上的花狀Co_3O_4納米材料電化學(xué)性能明顯優(yōu)于同等條件下制備的溶液中Co_3O_4電極材料。 2.利用水熱-熱分解法在鎳網(wǎng)上制備了高度均勻負(fù)載的Co_3O_4納米片陣列。SEM和TEM等測試結(jié)果表明：所得樣品為厚~10nm、高~3.2um、孔徑~6nm的尖晶石型Co_3O_4納米片，納米片之間相互交聯(lián)形成了1.5um的微孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；且樣品在0.5C倍率下經(jīng)過30次循環(huán)后，其放電比容量保持在~1000mAh·g~(-1)。 3.運(yùn)用銀鏡反應(yīng)對2中制備的納米片狀Co_3O_4電極材料進(jìn)行Ag包覆改性，得到了Ag@Co_3O_4復(fù)合電極材料。本章詳細(xì)地研究了銀包覆對復(fù)合材料的形貌及電化學(xué)性能的影響，結(jié)果表明Ag包覆能夠有效的改善材料的電化學(xué)性能。Ag@Co_3O_4納米復(fù)合材料顯示了優(yōu)良的儲鋰容量和循環(huán)性能(40次循環(huán)后放電比容量仍1100mAh·g~(-1))。
【關(guān)鍵詞】：Co_3O_4 納米材料 銀包覆 負(fù)極材料 鋰離子電池
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：O614.812;O646
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-20
• 1.1 引言9
• 1.2 鋰離子電池的概述9-12
• 1.2.1 鋰離子電池發(fā)展史9-10
• 1.2.2 鋰離子電池的的工作原理10-11
• 1.2.3 鋰離子電池的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢11-12
• 1.2.4 鋰離子模擬電池的構(gòu)造12
• 1.3 鋰離子電池負(fù)極材料的研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3.1 碳材料13
• 1.3.2 鋰過渡金屬氮化物材料13-14
• 1.3.3 過渡金屬氧化物材料14-15
• 1.4 Co_3O_4的概述15-18
• 1.4.1 Co_3O_4電極材料的結(jié)構(gòu)及電化學(xué)機(jī)理15-16
• 1.4.2 Co_3O_4的制備工藝及研究現(xiàn)狀16-18
• 1.5 本課題的主要內(nèi)容及研究意義18-20
• 第2章 實(shí)驗(yàn)儀器及表征方法20-23
• 2.1 實(shí)驗(yàn)儀器20
• 2.2 物理性能測試方法20-21
• 2.2.1 X-射線衍射(XRD)20
• 2.2.2 掃描電子顯微鏡(SEM)20-21
• 2.2.3 透射電子顯微鏡(TEM)21
• 2.3 電化學(xué)性能的研究21-23
• 2.3.1 電池的組裝21
• 2.3.2 循環(huán)伏安分析法(CV)21
• 2.3.3 恒流充放電測試21-22
• 2.3.4 交流阻抗法(EIS)22-23
• 第3章 溶劑熱-熱分解法鎳網(wǎng)上負(fù)載花狀 Co_3O_4納米片及其性能研究23-33
• 3.1 引言23
• 3.2 主要藥品23-24
• 3.3 實(shí)驗(yàn)部分24-25
• 3.3.1 基底的預(yù)處理24
• 3.3.2 溶劑熱-熱分解過程24
• 3.3.3 材料表征和電化學(xué)性能測試24-25
• 3.4 結(jié)果與討論25-31
• 3.4.1 物相分析25-26
• 3.4.2 形貌表征26-27
• 3.4.3 納米花狀 Co_3O_4的電化學(xué)性能測試27-31
• 3.5 本章小結(jié)31-33
• 第4章 水熱-熱分解法鎳網(wǎng)上負(fù)載 Co_3O_4納米片陣列及其性能研究33-41
• 4.1 引言33-34
• 4.2 主要藥品34
• 4.3 實(shí)驗(yàn)部分34-35
• 4.3.1 Co_3O_4的制備34-35
• 4.3.2 材料表征和電化學(xué)性能測試35
• 4.4 結(jié)果與討論35-40
• 4.4.1 XRD 測試35-36
• 4.4.2 形貌表征36-38
• 4.4.3 Co_3O_4納米片陣列的電化學(xué)性能測試38-40
• 4.5 本章小結(jié)40-41
• 第5章 Ag@Co_3O_4復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)性能研究41-51
• 5.1 引言41
• 5.2 主要藥品41-42
• 5.3 實(shí)驗(yàn)部分42-43
• 5.3.1 鎳網(wǎng)負(fù)載 Co_3O_4納米片陣列42
• 5.3.2 Ag@Co_3O_4納米片陣列的制備42
• 5.3.3 材料表征和電化學(xué)性能測試42-43
• 5.4 結(jié)果與討論43-49
• 5.4.1 最優(yōu)合成條件探索43-46
• 5.4.2 Ag@Co_3O_4電極的電化學(xué)性能46-49
• 5.5 本章小結(jié)49-51
• 第6章 總結(jié)與展望51-53
• 參考文獻(xiàn)53-59
• 致謝59-60
• 個(gè)人簡歷60-61
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果61

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：343448