本文關鍵詞： 鋰離子電池 過渡金屬氧化物 合金型材料 中空或多孔 電化學儲鋰性能　出處：《浙江大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：現(xiàn)今社會,能源和環(huán)境問題日益突出,隨著各種化學能源的不斷發(fā)展,鋰離子電池從中凸顯了其巨大的價值和優(yōu)勢,得到廣泛的認可。過渡金屬氧化物以及部分合金型材料因為具有儲鋰性能優(yōu)異、成本低廉、環(huán)境友好和資源豐富等優(yōu)點,受到研究人員的廣泛關注。但是,它們較低的電導率以及較差的電化學循環(huán)穩(wěn)定性制約了其產(chǎn)業(yè)化應用。針對這些問題,本文制備了具有中空或多孔結(jié)構(gòu)的材料,并對其結(jié)構(gòu)和電化學儲鋰性能進行了表征。通過簡單的溶劑熱反應,隨后在氬氣保護下熱處理的方法制備了具有中空結(jié)構(gòu)的Mn_xFe_((3-x))O_4材料。通過XRD、Raman、AAS、SEM和TEM等測試方法對Mn_xFe_((3-x))O_4材料的物相和微結(jié)構(gòu)進行了表征。該材料表現(xiàn)出優(yōu)異的儲鋰性能。在0.2 A·g~(-1)的電流密度下,循環(huán)100圈以后的容量為1130 mAh·g~(-1);在電流密度為0.2、0.5、1、2和3 A·g~(-1)時,可逆容量分別為970、710、578、461和377 mAh·g~(-1)。這主要得益于材料獨特的中空結(jié)構(gòu)以及表面納米片化,提供了更大的比表面積,增加了活性物質(zhì)與電解液的接觸。另外,這樣的中空結(jié)構(gòu)的構(gòu)建,有利于減緩充放電過程中材料的體積變化,從而提高材料的電化學循環(huán)穩(wěn)定性。在此基礎上,還研究了水含量與葡萄糖添加量對Mn_xFe_((3-x))O_4材料結(jié)構(gòu)的影響。隨著水含量的增加,空心結(jié)構(gòu)更明顯；溶劑中葡萄糖的加入,會使得形成的中空材料的表面變得更加致密,這導致材料比表面積的降低,進而引起電池容量的下降。以硅鋁粉作為原材料,通過簡單溶劑熱方法,利用鋁離子與對萘二甲酸的配合作用形成配合物,從而獲得具有核殼結(jié)構(gòu)的前驅(qū)物,進一步通過在氬氣中煅燒和酸蝕刻制備了多孔硅基核殼材料。該方法可以對不規(guī)則的原材料進行修飾,獲得規(guī)則的多孔核殼結(jié)構(gòu)材料。該材料獨特的多孔核殼結(jié)構(gòu),提供了較大的電化學活性比表面積,有利于鋰離子在材料中的傳輸,從而提高了材料的儲鋰性能；同時多孔核殼結(jié)構(gòu)能夠緩沖材料嵌鋰/脫鋰引起的巨大體積變化,使得該材料表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能以及循環(huán)穩(wěn)定性。
[Abstract]:Nowadays, energy and environmental issues have become increasingly prominent, with the continuous development of a variety of chemical energy, lithium ion battery has highlighted its great value and advantage in widely recognized. The transition metal oxide and alloy type material because of its excellent lithium storage performance, low cost, friendly environment and the advantages of rich resources, by the attention of researchers. However, their low conductivity and poor electrochemical cycle stability limits its industrial applications. To solve these problems, with a hollow or porous structure materials were synthesized, and the structure and electrochemical properties of lithium storage were investigated. Through simple solvothermal reaction, with a hollow the structure of Mn_xFe_ was prepared after heat treatment in argon ((3-x)) O_4. Through XRD, Raman, AAS, SEM and TEM test method for Mn_xFe_ ((3-x)) O_4. The phase and microstructure were investigated. The material exhibits excellent lithium storage performance. In 0.2 A - g~ (-1) of the current density, capacity after 100 cycles of 1130 mAh - g~ (-1); when the current density is 0.2,0.5,1,2 and 3 A g~ (-1), reversible capacity are 970710578461 and 377 mAh g~ (-1). This is mainly due to the unique hollow structure materials and surface nano film, provides greater specific surface area and increase the active material and the electrolyte contact. In addition, constructing such a hollow structure, is conducive to slow down the process of charge and discharge volume change materials in, so as to improve the electrochemical cycle stability of the material. On this basis, but also on the water content and glucose addition on Mn_xFe_ ((3-x)) O_4 material structure. With the increase of water content, the hollow structure is more obvious; glucose added to the solvent, makes the formation of hollow The surface of the material becomes more dense, which leads to the surface area of the material is reduced, thereby causing a decline in battery capacity. The aluminium silicon powder as raw materials, through a simple solvothermal method, using aluminum ion and complexation of naphthalene two formic acid complexes formed so as to obtain the precursor with core-shell structure, further through porous silica core-shell materials were prepared in argon calcination and acid etching method. The raw materials can be modified for the irregular, irregular porous core-shell materials. Porous core-shell structure of the material provides a unique and electrochemical activity of large surface area, is conducive to the transmission of lithium ion in the material. The improved lithium storage materials; at the same time, the porous shell structure can buffer material of lithium intercalation / deintercalation of the huge volume change, so that the material exhibits excellent rate capability and cycle stability .

【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TB383.4

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