本文關(guān)鍵詞：多孔納米氧化銅鋰離子電池負(fù)極材料的制備及其電化學(xué)性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鋰離子電池由于具有輸出電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長(zhǎng)和綠色無污染等優(yōu)點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于各類便攜式電子設(shè)備,同時(shí)作為動(dòng)力電池逐漸向電動(dòng)汽車領(lǐng)域拓展,并在新能源儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)換方面具有廣闊的應(yīng)用前景。但是,目前商業(yè)化的鋰離子電池主要以石墨為負(fù)極,理論比容量低,將不能滿足飛速發(fā)展的高性能應(yīng)用需求。金屬氧化物因其比容量高、儲(chǔ)量豐富和綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)成為潛在的石墨替代型負(fù)極材料。但是,儲(chǔ)存鋰過程中較大的體積膨脹以及本征導(dǎo)電性差等問題,一直制約著金屬氧化物負(fù)極材料的電化學(xué)性能。多孔電極材料具有高比表面積和多孔隙結(jié)構(gòu)等特點(diǎn),有利于Li+的擴(kuò)散、電荷的傳輸和體積膨脹的釋放,將顯著提升金屬氧化物負(fù)極材料的電化學(xué)性能。本論文以典型的金屬氧化物CuO為研究對(duì)象,基于多孔電極材料的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì),開發(fā)了幾種新的氫氧化物熱分解、碳酸鹽輔助水熱和復(fù)合碳酸鹽高溫?zé)岱纸饧夹g(shù),設(shè)計(jì)和制備了不同多孔CuO納米材料,并結(jié)合氧化石墨烯、四氧化三鈷復(fù)合修飾,優(yōu)化CuO鋰離子電池負(fù)極材料的電化學(xué)性能。論文的主要研究工作如下：(1)基于氫氧化物的介穩(wěn)性,開發(fā)了一種以干燥介質(zhì)調(diào)控氫氧化銅自組裝,可控制備CuO多孔結(jié)構(gòu)和納米晶自組裝結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)便方法,提升了CuO負(fù)極材料的循環(huán)穩(wěn)定性。以Cu(OH)2納米棒為前驅(qū)體,通過干燥介質(zhì)水和乙醇的干預(yù)調(diào)控并結(jié)合后續(xù)熱處理成功制備了多孔CuO納米片和納米晶自組裝CuO納米棒,作為鋰離子電池負(fù)極材料時(shí)都表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性,多孔CuO納米片在67.4mAg-1電流密度下循環(huán)150次后,可逆比容量為576 mAh g-1。(2)基于Cu2(OH)2CO3的化學(xué)活性,開發(fā)了一種簡(jiǎn)便、靈活的碳酸鹽輔助水熱法,一步實(shí)現(xiàn)碳酸鹽納米顆粒的自堆積、熱分解以及奧氏熟化過程制備多孔CuO微球。以Cu2+與Na2CO3共沉淀合成的Cu2(OH)2CO3納米顆粒為前驅(qū)體,經(jīng)水熱處理合成了直徑為1.5Φ2.5μm的多孔CuO微球,采用控制溶液離子強(qiáng)度方法引入氧化石墨烯復(fù)合修飾,獲得電化學(xué)性能優(yōu)異的CuO/GO復(fù)合結(jié)構(gòu)：在電流密度0.5 C下循環(huán)500次后可逆比容量為500 mAhg-1,容量保持率達(dá)80.0%,循環(huán)1000次后比容量為420 mAhg-1,即使在高倍率4C下其比容量依然保持為354mAhg-1。(3)針對(duì)不同金屬氧化物間的協(xié)同儲(chǔ)鋰效應(yīng),開發(fā)了一種基于不同碳酸鹽協(xié)同自組裝效應(yīng)的復(fù)合碳酸鹽前驅(qū)體高溫?zé)岱纸夥?成功制備了多孔CuO/Co3O4復(fù)合分級(jí)結(jié)構(gòu),顯著提高了CuO負(fù)極的儲(chǔ)鋰比容量。以CuCl2·2H2O為銅源,Co(NO3)2·6H2O為鈷源,NaHCO3為沉淀劑,在水熱條件下實(shí)現(xiàn)不同比例COCO3與Cu2(OH)2CO3間的協(xié)同自組裝合成了(Cu, Co)2(OH)2CO3前驅(qū)體,經(jīng)過高溫?zé)岱纸猥@得不同多孔CuO/Co3O4復(fù)合電極材料,其中以Cu:Co摩爾比1：6復(fù)合的電極具有優(yōu)異的電化學(xué)性能,在電流密度200 mAg-1下,循環(huán)500次后比容量為1056 mAhg-1,容量保持率高達(dá)111.2%。
【關(guān)鍵詞】：鋰離子電池 氧化銅 多孔結(jié)構(gòu) 共沉淀法 水熱法 電化學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ131.21;TM912
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-36
• 1.1 引言12-13
• 1.2 鋰離子電池概述13-17
• 1.2.1 鋰離子電池的基本結(jié)構(gòu)和工作原理14-16
• 1.2.2 鋰離子電池的主要特點(diǎn)16-17
• 1.3 鋰離子電池負(fù)極材料17-23
• 1.3.1 嵌入型負(fù)極材料19-20
• 1.3.2 合金化型負(fù)極材料20-21
• 1.3.3 轉(zhuǎn)化型負(fù)極材料21-23
• 1.4 多孔電極材料23-33
• 1.4.1 多孔電極材料的特點(diǎn)23-24
• 1.4.2 多孔電極材料的制備方法24-33
• 1.5 本論文選題思路及主要研究?jī)?nèi)容33-36
• 第二章 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與測(cè)試方法36-42
• 2.1 化學(xué)試劑與實(shí)驗(yàn)設(shè)備36-37
• 2.1.1 化學(xué)試劑36-37
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備37
• 2.2 材料測(cè)試表征與設(shè)備37-42
• 2.2.1 材料基本結(jié)構(gòu)表征37-39
• 2.2.2 材料電化學(xué)性能表征39-42
• 第三章 多孔CuO納米片的氫氧化物前驅(qū)體法制備及其電化學(xué)性能研究42-56
• 3.1 引言42-43
• 3.2 多孔CuO納米片的氫氧化物前驅(qū)體法制備43
• 3.2.1 共沉淀法制備Cu(OH)_2納米棒43
• 3.2.2 不同干燥介質(zhì)調(diào)控制備CuO納米片43
• 3.3 多孔CuO納米片形貌結(jié)構(gòu)表征和形成過程分析43-49
• 3.3.1 多孔CuO納米片形貌和結(jié)構(gòu)表征43-48
• 3.3.2 多孔CuO納米片形成過程分析48-49
• 3.4 多孔CuO納米片的電化學(xué)性能研究49-54
• 3.5 本章小結(jié)54-56
• 第四章 多孔CuO微球及CuO/GO復(fù)合結(jié)構(gòu)的碳酸鹽前驅(qū)體法制備及其電化學(xué)性能研究56-74
• 4.1 引言56-57
• 4.2 多孔CuO微球及CuO/GO復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備57-58
• 4.2.1 多孔CuO微球的制備57
• 4.2.2 CuO/GO復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備57-58
• 4.3 多孔CuO微球及CuO/GO形貌結(jié)構(gòu)表征和形成過程分析58-67
• 4.3.1 多孔CuO微球及CuO/GO復(fù)合結(jié)構(gòu)形貌結(jié)構(gòu)表征58-62
• 4.3.2 多孔CuO微球及CuO/GO復(fù)合結(jié)構(gòu)形成過程分析62-67
• 4.4 多孔CuO微球及CuO/GO復(fù)合結(jié)構(gòu)的電化學(xué)性能研究67-73
• 4.5 本章小結(jié)73-74
• 第五章 多孔CuO/Co_3O_4復(fù)合結(jié)構(gòu)的碳酸鹽前驅(qū)體法制備及其電化學(xué)性能研究74-94
• 5.1 引言74-75
• 5.2 多孔CuO/Co_3O_4復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備75
• 5.2.1 (Cu,Co)_2(OH)_2CO_3前驅(qū)體的制備75
• 5.2.2 多孔CuO/Co_3O_4復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備75
• 5.3 多孔CuO/Co_3O_4復(fù)合結(jié)構(gòu)的形貌結(jié)構(gòu)表征和形成過程分析75-87
• 5.3.1 多孔CuO/Co_3O_4復(fù)合結(jié)構(gòu)的形貌結(jié)構(gòu)表征75-84
• 5.3.2 多孔CuO/Co_3O_4復(fù)合結(jié)構(gòu)的形成過程分析84-87
• 5.4 多孔CuO/Co_3O_4復(fù)合結(jié)構(gòu)的電化學(xué)性能研究87-93
• 5.5 本章小結(jié)93-94
• 第六章 結(jié)論與展望94-98
• 6.1 結(jié)論94-96
• 6.2 展望96-98
• 參考文獻(xiàn)98-108
• 致謝108-110
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷110-112
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果112

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 戴萃辰;脂肪族化合物的物理化學(xué)性能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)[J];自然雜志;1979年07期

2 何林生;;鈦白廢酸提鈧及鈧的應(yīng)用[J];杭州化工;1991年02期

3 張勇;霍慶媛;王力臻;張愛勤;宋延華;;LiFePO_4/MWNTs/BC復(fù)合材料的制備及電化學(xué)性能[J];熱加工工藝;2012年24期

4 杜霞;薛衛(wèi)東;劉帆;李昱樹;;n型硅/碳復(fù)合材料的制備及電化學(xué)性能研究[J];電子元件與材料;2013年01期

5 ;鈦及鈦鉬合金電化學(xué)性能的研究[J];上海有色金屬;1978年03期

6 龔茜，譚攸庚;釕鈦錫氧化物陽極表面形態(tài)及電化學(xué)性能研究[J];氯堿工業(yè);1995年05期

7 鄧凌峰;陳洪;;2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑的合成及電化學(xué)性能[J];材料導(dǎo)報(bào);2009年22期

8 Degussa;徐翔飛;;“白炭黑”的制備工藝及其物理—化學(xué)性能[J];橡膠譯叢;1981年03期

9 劉春蓮;;《材料化學(xué)性能》課的教學(xué)實(shí)踐[J];太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版);2002年S1期

10 章宗穰;許傳經(jīng);潘幼良;;旋轉(zhuǎn)環(huán)—盤電極的研制和電化學(xué)性能研究[J];上海師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1984年03期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 郄富昌;彭慶文;唐致遠(yuǎn);;鋰離子電池負(fù)極材料Li_2ZnTi_3O_8/C納米顆粒的制備及其電化學(xué)性能[A];第30屆全國(guó)化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2013年

2 李良超;郝仕油;林秋月;應(yīng)桃開;;納米氧化錳的制備及其電化學(xué)性能研究[A];第五屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集Ⅲ[C];2004年

3 劉志超;黨海軍;陳廣宇;張自祿;;氟化石墨的制備與電化學(xué)性能[A];第十三次全國(guó)電化學(xué)會(huì)議論文摘要集（上集）[C];2005年

4 張森;李志勇;;氟化處理對(duì)儲(chǔ)氫合金電化學(xué)性能的影響研究[A];第十三次全國(guó)電化學(xué)會(huì)議論文摘要集（下集）[C];2005年

5 季益剛;周益明;邵陽;戴躍華;俞燕青;王青;唐亞文;陸天虹;沈濤;;氫氧化鎳的低熱固相合成及其電化學(xué)性能[A];第十三次全國(guó)電化學(xué)會(huì)議論文摘要集（上集）[C];2005年

6 董怡辰;王振波;秦華;;炭包覆對(duì)動(dòng)力鋰離子電池正極材料電化學(xué)性能影響[A];第22屆炭—石墨材料學(xué)術(shù)會(huì)論文集[C];2010年

7 侯磊;吳茂;何新波;曲選輝;;碳含量對(duì)磷酸釩鋰電化學(xué)性能的影響[A];第30屆全國(guó)化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2013年

8 鄒紅麗;招睿雄;沈培康;;鎢摻雜LiFePO_4的合成和電化學(xué)性能研究[A];第二十八屆全國(guó)化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

9 樊小勇;江宏宏;黃令;孫世剛;;電鍍錫作為鋰離子電池負(fù)極材料的電化學(xué)性能研究[A];第十三次全國(guó)電化學(xué)會(huì)議論文摘要集（上集）[C];2005年

10 王婷;曹中秋;邊靜;;鎂鋁儲(chǔ)氫電極合金的制備及電化學(xué)性能研究[A];第十三次全國(guó)電化學(xué)會(huì)議論文摘要集（下集）[C];2005年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 ;鋅的性質(zhì)與用途[N];期貨日?qǐng)?bào);2007年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 盧桂霞;過渡金屬氧化物鋰離子電池負(fù)極材料的制備及其電化學(xué)性能研究[D];山東大學(xué);2015年

2 胡梅娟;金屬氧化物基鋰/鈉離子電池負(fù)極材料制備與電化學(xué)性能研究[D];浙江大學(xué);2014年

3 劉芳延;基于綜纖維素制備炭基復(fù)合材料及其電化學(xué)性能研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2015年

4 江小劍;基于脫合金法的錳基微納結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑及其電化學(xué)性能研究[D];山東大學(xué);2015年

5 王聰;鋰離子電池電極材料Li_3V_2(PO_4)_3的制備及其電化學(xué)性能改性研究[D];北京化工大學(xué);2015年

6 莫潤(rùn)偉;高性能鋰離子電池正極材料LiV_3O_8的制備及其電化學(xué)性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

7 歷彪;鈦的含氟氧化物及其鋰化產(chǎn)物納米粒子的合成、表征與電化學(xué)性能研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

8 劉清朝;鋰空氣電池電極材料的制備和電化學(xué)性能研究[D];吉林大學(xué);2015年

9 石麗麗;新型鋰硫電池正極材料的制備及其電化學(xué)性能研究[D];北京理工大學(xué);2016年

10 劉兵;錫/鉬基鋰離子電池負(fù)極材料的微結(jié)構(gòu)調(diào)控及儲(chǔ)鋰性能研究[D];北京理工大學(xué);2015年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 栗志同;釩基材料的合成、表征及其電化學(xué)性能研究[D];華南理工大學(xué);2015年

2 王莎;多巴胺炭球及MOFs@硫復(fù)合材料的制備及其Li-S電池電化學(xué)性能研究[D];華南理工大學(xué);2015年

3 燕平;氫驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)法制備Li_xal_ySi_z鋰離子電池負(fù)極材料及其電化學(xué)性能[D];浙江大學(xué);2015年

4 杜志玲;摻氮多孔碳的制備及其電化學(xué)性能研究[D];燕山大學(xué);2015年

5 宋巧蘭;新型離子液體的制備及其電化學(xué)性能研究[D];陜西科技大學(xué);2015年

6 黃文靜;新型導(dǎo)電聚合物-石墨烯電極材料的制備及電化學(xué)性能研究[D];南京理工大學(xué);2015年

7 康怡然;納米二氧化錳/碳材料復(fù)合電極材料的制備及其電化學(xué)性能的研究[D];鄭州大學(xué);2015年

8 張亦弛;低維氧化鉬納米材料微觀結(jié)構(gòu)及其電化學(xué)性能研究[D];南京理工大學(xué);2015年

9 李濤;Fe-Mn-Ti-C鋰離子電池負(fù)極材料的制備及其電化學(xué)性能研究[D];山東大學(xué);2015年

10 申亞舉;水系鋰離子電池負(fù)極材料LiTi_2(P0_4)_3的制備及性能研究[D];沈陽理工大學(xué);2015年

  本文關(guān)鍵詞：多孔納米氧化銅鋰離子電池負(fù)極材料的制備及其電化學(xué)性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：323197