本文關(guān)鍵詞：石墨烯基鍺酸鹽、錫酸鹽材料的合成及其作為鋰電池負(fù)極材料的性能研究

  更多相關(guān)文章： 鋰離子電池 CoGeO_3納米粒子 MnGeO_3粒子 CoSnO_3 石墨烯 熱解碳

【摘要】：本論文主要探討含過(guò)渡金屬的化合物在鋰離子電池中作為負(fù)極材料的電化學(xué)性能。主要采用固相法初步合成金屬化合物鍺酸錳、鍺酸鈷,用共沉淀法合成錫酸鈷前驅(qū)體,然后用水熱法將上述化合物與氧化石墨烯進(jìn)行復(fù)合,最后在氮?dú)夥障蚂褵玫诫娀瘜W(xué)活性材料。采用用x射線衍射儀(XRD)、透射電鏡(TEM)、x射線光電子能譜(XPS)、拉曼光譜(Raman)、紅外光譜(FT-IR)對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)及物相分析;電化學(xué)活性材料的電化學(xué)性能測(cè)試方法包括循環(huán)伏安法(CV)、恒電流充放電測(cè)試、循環(huán)性能測(cè)試、倍率性能測(cè)試及電化學(xué)阻抗(EIS)。本論文主要從以下幾方面進(jìn)行:本文采用固相合成法制備鍺酸鈷。將合成的鍺酸鈷與氧化石墨烯按一定比例進(jìn)行水熱反應(yīng),最后將其與阿拉伯樹(shù)膠一起煅燒得到鍺酸鈷、石墨烯和熱解碳的復(fù)合物。在200mA g-1的電流密度下,目標(biāo)產(chǎn)物CoGCs/C-4(石墨烯質(zhì)量含量為20.3%及熱解碳含量為3.87%)的第一次放電比容量達(dá)2000 mAh g-1,充電比容量達(dá)1300 mAh g-1,在50圈循環(huán)后放電比容量達(dá)782 mAh g-1(十分接近CoGeO_3的理論比容量776.4 mAh g-1),達(dá)到幾乎接近100%的庫(kù)倫效率。采用固相法合成鍺酸錳。將鍺酸錳與氧化石墨烯按一定比例在180℃下反應(yīng)24 h進(jìn)行水熱反應(yīng)。MnGeO_3/G-16(石墨烯質(zhì)量含量為15.88%)復(fù)合物具有良好的電化學(xué)性能,在200 mA g-1的電流密度下,在第一周放電比容量達(dá)到1570 mAh g-1、充電比容量為908 mAh g-1,循環(huán)50周之后放電比容量為532 mAh g-1、充電比容量為524 mAh g-1,庫(kù)侖效率為98.5%(接近100%)。采用共沉淀反應(yīng)、煅燒法合成非晶態(tài)錫酸鈷,將其與氧化石墨烯進(jìn)行水熱反應(yīng),再在氮?dú)夥障聦⑵渑c阿拉伯樹(shù)膠的混合物煅燒得到錫酸鈷、石墨烯和熱解碳的復(fù)合物。目標(biāo)產(chǎn)物CoSnG-C(石墨烯質(zhì)量含量為17.01%、活性碳含量3.27%的錫酸鈷復(fù)合物)在電流密度為200 mA g-1下循環(huán)到50周后放電比容量為647 mAh g-1、充電比容量630 mAh g-1,庫(kù)倫效率為97.4%,接近100%。
【關(guān)鍵詞】：鋰離子電池 CoGeO_3納米粒子 MnGeO_3粒子 CoSnO_3 石墨烯 熱解碳
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM912;O646
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第一章 緒論12-21
• 1.1 引言12-13
• 1.2 鋰離子電池的發(fā)展概況13-14
• 1.3 鋰離子電池的分類及原理14-15
• 1.4 鋰離子電池的負(fù)極材料15-17
• 1.4.1 碳類負(fù)極材料15-16
• 1.4.2 鍺基化合物類負(fù)極材料16-17
• 1.4.3 錫基化合物類負(fù)極材料17
• 1.5 鋰離子電池正極材料17-19
• 1.5.1 鋰離子電池的正極材料—錳酸鋰17-18
• 1.5.2 鈷酸鋰正極材料18
• 1.5.3 鎳鈷錳三元正極材料18
• 1.5.4 磷酸鐵鋰正極材料18-19
• 1.6 本論文研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)19-21
• 1.6.1 本論文研究?jī)?nèi)容19
• 1.6.2 本論文的創(chuàng)新點(diǎn)19-21
• 第二章 合成方法與表征21-29
• 2.1 合成方法21-23
• 2.1.1 固相合成法21
• 2.1.2 水熱合成法21
• 2.1.3 共沉淀法21-23
• 2.2 藥品與試劑23
• 2.3 儀器和設(shè)備23-24
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)儀器23
• 2.3.2 實(shí)驗(yàn)表征儀器23-24
• 2.4 材料的分析表征24-27
• 2.4.1 X-射線粉末衍射分析（XRD）24-25
• 2.4.2 熱重分析（TGA）25
• 2.4.3 拉曼光譜（Raman spectra）25-26
• 2.4.4 X-射線光電子能譜分析（XPS）26
• 2.4.5 透射電子顯微鏡（TEM）26
• 2.4.6 傅立葉變換紅外光譜分析（FT-IR）26-27
• 2.5 電化學(xué)測(cè)試27-29
• 2.5.1 電池的制備27
• 2.5.2 循環(huán)伏安法（CV）27
• 2.5.3 交流阻抗法（EIS）27-28
• 2.5.4 恒電流充放電測(cè)試28-29
• 第三章 石墨烯覆蓋、碳膠囊包覆的CoGeO_3納米復(fù)合物的制備及電化學(xué)性能研究29-47
• 3.1 引言29-30
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分30-31
• 3.2.1 CoGCs 及 CoGCs/C-4 復(fù)合材料的制備30-31
• 3.2.2 負(fù)極極片的制備及電性能測(cè)試31
• 3.2.3 結(jié)構(gòu)表征31
• 3.3 結(jié)果與討論31-46
• 3.3.1 CoGeO_3、CoGCs、CoGCs/C-4 的物相分析-X 射線衍射譜峰31-32
• 3.3.2 石墨烯及熱解碳在 CoGCs 及 CoGCs/C-4 的熱重分析32-33
• 3.3.3 CoGCs 及 CoGCs/C-4 微觀結(jié)構(gòu)分析—透射電鏡圖33-34
• 3.3.4 純 CoGeO_3和 CoGCs/C-4 的拉曼結(jié)構(gòu)分析34-35
• 3.3.5 CoGCs/C-4 的 X 射線光電子能譜分析35-36
• 3.3.6 CoGeO_3、CoGeO_3與不同石墨烯含量復(fù)合物及的 CoGCs/C-4 的電性能分析36-46
• 3.3.6.1 循環(huán)性能分析（小電流下）37-38
• 3.3.6.2 不同復(fù)合物的循環(huán)性能分析38-42
• 3.3.6.3 循環(huán)伏安曲線及充放電機(jī)理分析42-44
• 3.3.6.4 CoGCs/C-4 循環(huán) 100 周后的材料的電鏡圖44-45
• 3.3.6.5 循環(huán) 100 周后的 CoGCs/C-4 的 X 射線光電子能譜圖45-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第四章 石墨烯包裹的MnGeO_3復(fù)合物的制備及電化學(xué)性能研究47-56
• 4.1 引言47
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分47-48
• 4.2.1 MnGeO_3/G-16復(fù)合材料的制備47-48
• 4.2.2 負(fù)極極片的制備、結(jié)構(gòu)表征及電化學(xué)性能測(cè)試48
• 4.3 結(jié)果與討論48-55
• 4.3.1 固相法所制備的 MnGeO_3及 MnGeO_3/G-16 的物相分析48-49
• 4.3.2 MnGeO_3/G-16復(fù)合物的熱重分析49-50
• 4.3.3 MnGeO_3/G-16的電鏡圖50
• 4.3.4 MnGeO_3/G-16的X射線光電子能譜分析50-51
• 4.3.5 MnGeO_3/G-16的紅外光譜（FT-IR）分析51-52
• 4.3.6 MnGeO_3及不同含量的MnGeO_3/graphene復(fù)合物的電性能分析52-55
• 4.3.6.1 循環(huán)性能及倍率性能分析52-53
• 4.3.6.2 循環(huán)伏安曲線及充放電機(jī)理分析53-55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 第五章 石墨烯覆蓋、碳膠囊包覆的CoSnO_3復(fù)合材料的制備及電化學(xué)性能研究56-66
• 5.1 引言56
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分56-57
• 5.2.1 共沉淀法制備CoSn(OH)_6/石墨烯復(fù)合物56-57
• 5.2.2 CoSnG-C的制備57
• 5.2.3 CoSnG-C的制備57
• 5.2.4 負(fù)極極片的制備、結(jié)構(gòu)表征及電性能測(cè)試57
• 5.3 結(jié)果與討論57-65
• 5.3.1 水熱法合成CoSn(OH)_6/graphene、CoSnG、CoSnG-C的物相分析-X射線衍射譜峰57-58
• 5.3.2 石墨烯及熱解碳在 CoSnG 及 CoSnG-C 的熱重分析58-59
• 5.3.3 CoSnG 及 CoSnG-C 的微觀結(jié)構(gòu)分析—透射電鏡圖59-60
• 5.3.4 X 射線光電子能譜分析60-61
• 5.3.5 CoSnG-C紅外光譜（FT-IR）分析61
• 5.3.6 CoSnG-C的電化學(xué)性能分析61-63
• 5.3.7 不同石墨烯及熱解碳含量的錫酸鈷的電化學(xué)循環(huán)性能的比較63-65
• 5.4 本章小結(jié)65-66
• 第六章 結(jié)論與展望66-67
• 6.1 本論文結(jié)論66
• 6.2 展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果77-78
• 致謝78-79
• 答辯委員會(huì)對(duì)論文的評(píng)定意見(jiàn)79

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3 苗偉;石墨烯制備及其缺陷研究[D];西北大學(xué);2011年

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10 李晶;高分散性石墨烯的制備[D];上海交通大學(xué);2013年

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本文編號(hào)：628199