三元金属氧化物/碳纳米复合材料的制备及在锂离子电池负极中的应用

发布时间：2020-12-31 03:21

　　近年来,锂离子电池（LIBs）由于具有高的比能量,长的循环寿命,无记忆效应和对环境友好等特点而被广泛地应用于日常生活中。负极材料的结构是锂离子电池的关键,它的性质直接影响电池的性能。因此,人们为了寻找理想的负极材料做出了不懈的努力。石墨类碳材料是已经实现了商业化负极材料中的一种,但是它最高只能表现出372 mAh g-1容量,无法满足人们的需求。三元金属氧化物由于理论容量高,它得到了人们的大量研究。但是由于本身导电性不好和在循环过程中发生较大体积改变导致电池性能较快地衰减而不能得到进一步的应用。本文中,我们用不同碳材料与三元金属氧化物复合来提高电池的性能,主要研究内容如下：（1）以Mn（CH3COO）2·4H2O和FeCl3·6H2O为原料,在碱性的乙二醇溶液中合成了MnFe2O4微球；用葡萄糖为碳源,在水热环境下反应并在惰性气体保护下高温煅烧处理得到了碳包覆MnFe2O4微球。将制备的材料通过电镜测试,测试显示MnFe2O4微球为300-400nm大小,外表面的碳厚度为3-5nm。将材料组装成电池后测试：单纯MnFe2O4微球的电池循环了50圈后容量只有300 mAh g-1,然而M... 

【文章来源】：浙江师范大学浙江省

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 锂离子电池概述
        1.2.1 锂离子电池简介
        1.2.2 锂离子电池原理
        1.2.3 锂离子电池分类
        1.2.4 锂离子电池特点
    1.3 锂离子电池负极材料发展现状
        1.3.1 碳负极材料
            1.3.1.1 石墨化碳负极材料
            1.3.1.2 无定型碳负极材料
            1.3.1.3 碳纳米管
        1.3.2 石墨烯基负极材料
        1.3.3 金属硫化物负极材料
        1.3.4 过渡态金属氧化物负极材料
            1.3.4.1 插入反应机制材料
            1.3.4.2 转换反应机制材料
            1.3.4.3 合金反应机制材料
    1.4 选题依据及研究内容
第二章 试验方法与仪器
    2.1 实验试剂与仪器
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验仪器
    2.2 材料表征及分析
        2.2.1 X-射线粉末衍射（XRD）分析
        2.2.2 拉曼光谱（Raman）分析
        2.2.3 X射线光电子能谱（XPS）分析
        2.2.4 热重（TGA）分析
        2.2.5 元素分析
        2.2.6 扫描电子显微镜（SEM）分析
        2.2.7 透射电子显微镜（TEM）分析
    2.3 电池电化学性能测试
        2.3.1 电极制备与电池组装
        2.3.2 循环伏安（CV）测试
        2.3.3 电池性能测试
        2.3.4 电化学阻抗测试
2O₄微球的制备及其锂电性能">第三章 碳包覆MnFe₂O₄微球的制备及其锂电性能
    3.1 引言
    3.2 实验过程
2O₄微球的制备">        3.2.1 MnFe₂O₄微球的制备
2O₄@C复合材料的制备">        3.2.2 MnFe₂O₄@C复合材料的制备
    3.3 结果与讨论
2O₄@C复合材料的XRD分析">        3.3.1 MnFe₂O₄@C复合材料的XRD分析
2O₄@C复合材料的Raman分析">        3.3.2 MnFe₂O₄@C复合材料的Raman分析
2O₄@C复合材料的TG分析">        3.3.3 MnFe₂O₄@C复合材料的TG分析
2O₄@C复合材料的SEM与TEM分析">        3.3.4 MnFe₂O₄@C复合材料的SEM与TEM分析
2O₄@C复合材料的形成过程和机理分析">        3.3.5 MnFe₂O₄@C复合材料的形成过程和机理分析
2O₄@C复合材料的电池性能分析">        3.3.6 MnFe₂O₄@C复合材料的电池性能分析
2O₄@C复合材料的电化学阻抗分析">        3.3.7 MnFe₂O₄@C复合材料的电化学阻抗分析
    3.4 本章小结
2O₄/N-掺杂三维石墨烯复合材料的制备及其锂电性能">第四章 ZnCo₂O₄/N-掺杂三维石墨烯复合材料的制备及其锂电性能
    4.1 引言
    4.2 实验过程
2O₄/N-3DG复合材料的制备">        4.2.1 ZnCo₂O₄/N-3DG复合材料的制备
    4.3 结果与讨论
2O₄/N-3DG复合材料的XRD、TGA与XPS分析">        4.3.1 ZnCo₂O₄/N-3DG复合材料的XRD、TGA与XPS分析
2O₄/N-3DG复合材料的SEM与TEM分析">        4.3.2 ZnCo₂O₄/N-3DG复合材料的SEM与TEM分析
2O₄/N-3DG复合材料的电池性能分析">        4.3.3 ZnCo₂O₄/N-3DG复合材料的电池性能分析
    4.4 本章小结
2O₄/石墨烯复合材料的制备及其锂电性能">第五章 CuCo₂O₄/石墨烯复合材料的制备及其锂电性能
    5.1 引言
    5.2 实验过程
2O₄/G复合材料的制备">        5.2.1 CuCo₂O₄/G复合材料的制备
    5.3 结果与讨论
2O₄/G复合材料的XRD分析">        5.3.1 CuCo₂O₄/G复合材料的XRD分析
2O₄/G复合材料的TG分析">        5.3.2 CuCo₂O₄/G复合材料的TG分析
2O₄/G复合材料的TEM分析">        5.3.3 CuCo₂O₄/G复合材料的TEM分析
2O₄/G复合材料的XPS分析">        5.3.4 CuCo₂O₄/G复合材料的XPS分析
2O₄/G复合材料的电池性能分析">        5.3.5 CuCo₂O₄/G复合材料的电池性能分析
2O₄/G复合材料的电化学阻抗分析">        5.3.6 CuCo₂O₄/G复合材料的电化学阻抗分析
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文



本文编号：2948858