过渡金属氧化物(Cu、Sn、Fe)基负极材料的设计合成及其锂电性能研究
发布时间:2020-06-29 15:16
【摘要】:随着能量储存与转换领域的快速发展及新型节能电器的广泛应用,动力锂离子电池受到了空前的关注。寻找高容量、长寿命及高倍率负极材料并实现简易制备是动力锂离子电池进一步发展的关键。过渡金属氧化物一方面具有高的理论容量,物相结构多样,且易于得到独特形貌的纳微结构;同时,来源广泛,成本较低,对环境友好,是一类非常有发展前途的下一代高比能量锂离子电池负极材料。但其仍然存在导电性差及充放电过程中体积膨胀的问题。为解决这两个科学问题,进一步改善其电化学性能,本项工作主要研究过渡金属(Cu,Sn,Fe)基氧化物电极材料的设计合成及储锂性能,具体内容如下:(1)通过水热法直接合成CuO纳米片。将其作为作为锂离子电池负极材料,在电流密度为50 mA g~(-1)时的比容量达到492 mAh g~(-1);在经过较高倍率充放电后,CuO纳米片电极的容量几乎没有衰减,在80圈时仍然保持有467.6 mAh g~(-1)的可逆比容量;表现出优良的电化学性能。(2)通过在氮气中煅烧CoSn(OH)_6@ZnSn(OH)_6前驱体,得到无定型的CoSnO_3@ZnSnO_3立方块复合材料。作为负极材料应用于锂离子电池,在100 mA g~(-1)的电流密度下,CoSnO_3@ZnSnO_3首次放电容量高达2287.1 mAh g~(-1),循环100圈后保持有613 mAh g~(-1)的比容量。该材料高的首圈放电容量和优异的循环稳定性主要归因于CoSnO_3@ZnSnO_3活性位点的增多及多组分之间的协同作用。(3)通过在空气中煅烧MIL-88A前驱体,得到碳包裹的中空纳米纺锤形Fe_2O_3复合材料。用作锂离子电池负极,在200 mA g~(-1)的电流密度下循环200圈后,可逆比容量达到1207 mAh g~(-1),在1000 mA g~(-1)的高电流密度下循环500圈后的仍能保持961.5mAh g~(-1)可逆比容量。该材料表现出优异的倍率性能和循环性能,主要是由于:碳的包裹使得材料的导电性得到改善,也缓解了充放电过程中体积变化带来的机械应力。(4)通过在氮气中煅烧MIL-88A前驱体,得到碳掺杂的不同相态的Fe_2O_3纳米双锥体复合材料。将制备的材料分别用作锂离子电池负极,αγ-Fe_2O_3@C表现出优异的电化学性能,在200 mA g~(-1)的电流密度下循环50圈后,αγ-Fe_2O_3@C可逆比容量达到875.5mAh g~(-1),在1000 mA g~(-1)的高电流密度下循环150圈后的容量保持有631.6 mAh g~(-1)可逆比容量。优异的电化学性能主要得益于电极材料在充放电过程中衍生的FeOx@C纳米片。
【学位授予单位】:江苏科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TB33;TM912
本文编号:2734024
【学位授予单位】:江苏科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TB33;TM912
【参考文献】
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1 褚衍婷;过渡金属氧化物复合微纳结构的可控制备及电化学性能研究[D];山东大学;2017年
本文编号:2734024
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