發(fā)布時間：2017-08-10 14:06

  本文關(guān)鍵詞：基于氧化物的納米儲能器件復(fù)合電極的制備及其電化學(xué)性能研究

  更多相關(guān)文章： 鋰離子電池 超級電容器 氧化物 復(fù)合電極 二氧化鈦@三氧化二鐵 三氧化二鐵@二硫化亞鐵

【摘要】：近年來氧化物作為納米儲能器件電極材料得到了廣泛的關(guān)注和研究。在鋰離子電池方面,以TiO2為例,由于其優(yōu)越的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及安全的嵌鋰電位,被認(rèn)為是很有潛力的傳統(tǒng)石墨負(fù)極材料的替代者。不過,TiO2理論容量較低,需要將其與理論容量較高的材料進(jìn)行復(fù)合。其中Fe2O3來源廣泛,價格低廉,理論容量高達(dá)1005mAh/g,從而倍受關(guān)注。不過這兩種氧化物導(dǎo)電性能差,因此需要設(shè)計合理的混合結(jié)構(gòu)來解決這一問題。在本論文中,我們先采用水熱法合成Co2(OH)2CO3納米線陣列作為模板,再結(jié)合兩步ALD的方法,分別沉積TiO2和Fe2O3,得到了TiO2/Fe2O3同軸納米管陣列電極。由于其完美結(jié)合了TiO2結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和Fe2O3理論容量高的特點,同時直接生長在Ti片基底上的納米管陣列結(jié)構(gòu)很好的改善了其導(dǎo)電性能。所以該TiO2@Fe2O3納米管陣列復(fù)合電極表現(xiàn)出了優(yōu)異的電化學(xué)性能,也為今后合成多組分復(fù)合電極提供了一個良好的思路。在超級電容器方面,由于贗電容材料產(chǎn)生的法拉第電容要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)碳材料的雙電層電容,以Fe2O3為例,其適當(dāng)?shù)呢?fù)電位窗口,高的理論電容和豐富的來源,被認(rèn)為是一種很有前途的非對稱超級電容器負(fù)極材料。但是較差的導(dǎo)電性抑制了其發(fā)展。通常引入導(dǎo)電材料與Fe2O3復(fù)合來進(jìn)行優(yōu)化,金屬硫化物的導(dǎo)電性通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其同類氧化物,并且目前關(guān)于Fe2O3@FeS2復(fù)合材料作為超級電容電極材料還沒有相關(guān)研究。在本論文中,我們通過簡單地一步水熱法合成了FeS2納米片結(jié)合Fe2O3納米微球的異質(zhì)結(jié)構(gòu),其中Fe2O3納米微球由許多個超小的納米棒組成且緊密連接在FeS2納米片上。FeS2的引入大大提高了其導(dǎo)電性能,通過Fe2O3@FeS2復(fù)合的協(xié)同效應(yīng),Fe2O3@FeS2復(fù)合電極表現(xiàn)出了優(yōu)越的電化學(xué)性能。這項工作為開發(fā)高性能的基于Fe2O3的超級電容器電極材料的研究帶來了新的機遇。
【關(guān)鍵詞】：鋰離子電池 超級電容器 氧化物 復(fù)合電極 二氧化鈦@三氧化二鐵 三氧化二鐵@二硫化亞鐵
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O646.54;TM53
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-28
• 1.1 鋰離子電池10-17
• 1.1.1 鋰離子電池的工作原理11
• 1.1.2 鋰離子電池負(fù)極材料11-17
• 1.2 超級電容器17-20
• 1.2.1 超級電容器的工作原理17-18
• 1.2.2 超級電容器電極材料18-20
• 1.3 氧化物電極材料20-26
• 1.3.1 氧化物電極材料面臨的挑戰(zhàn)20-21
• 1.3.2 氧化物電極材料的研究現(xiàn)狀21-26
• 1.4 本論文研究目的和內(nèi)容26-28
• 1.4.1 研究目的26-27
• 1.4.2 研究內(nèi)容27-28
• 2 實驗方法及技術(shù)28-32
• 2.1 實驗藥品和儀器設(shè)備28-29
• 2.2 材料結(jié)構(gòu)和形貌表征29-30
• 2.2.1 X射線衍射儀(XRD)29
• 2.2.2 掃描電子顯微鏡(SEM)29-30
• 2.2.3 透射電子顯微鏡(TEM)30
• 2.2.4 X-射線光電子能譜(XPS)30
• 2.3 電化學(xué)性能表征30-32
• 2.3.1 循環(huán)伏安測試(CV)30
• 2.3.2 恒流充放電測試(GCD)30-31
• 2.3.3 交流阻抗測試(EIS)31-32
• 3. TiO_2@Fe_2O_3同軸納米管陣列作為鋰離子電池負(fù)極材料的制備及性能研究32-48
• 3.1 引言32
• 3.2 實驗部分32-34
• 3.2.1 材料制備32-34
• 3.2.2 材料表征34
• 3.2.3 電化學(xué)性能測試34
• 3.3 結(jié)果與討論34-46
• 3.3.1 結(jié)構(gòu)與形貌分析34-41
• 3.3.2 電化學(xué)性能分析41-46
• 3.4 本章小結(jié)46-48
• 4 Fe_2O_3@FeS_2復(fù)合材料的制備及電化學(xué)性能研究48-62
• 4.1 引言48
• 4.2 實驗部分48-49
• 4.2.1 材料制備48-49
• 4.2.2 材料表征49
• 4.2.3 電化學(xué)性能測試49
• 4.3 結(jié)果與討論49-61
• 4.3.1 結(jié)構(gòu)與形貌分析49-55
• 4.3.2 電化學(xué)性能分析55-61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 5 結(jié)論及工作展望62-64
• 5.1 結(jié)論62
• 5.2 工作展望62-64
• 致謝64-65
• 參考文獻(xiàn)65-78
• 附錄78

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本文編號：651096