过渡金属硫族化物/SFC锂离子电池负极材料的制备及电化学性能研究
发布时间：2021-06-14 22:41
目前大量的生物质炭材料已被用于锂离子电池负极材料的研究,因其具有天然多孔利于活化、储量丰富价格低廉、绿色环保适合生产且物理化学性质稳定安全可靠等特点。本章采用的炭材料来源于剑麻纤维,对其不做任何处理的情况下直接作为锂电池负极材料时发现,首次放电比容量为500 mAh/g,比石墨的理论比容量高出128 mAh/g,反映了其用作锂离子电池（简称LIB）负极材料的潜能,然而其可逆比容量仅保持在189 mAh/g,不能满足当代对动力高能量密度锂电关键材料的需求。针对这个问题,本课题主要采用对剑麻纤维炭进行复合改性的方式来提高其储锂性能。在考虑到钼基化合物可变的钼化合价、多样的物相结构、较高的理论比容量、独特的物理化学性质以及过渡金属的硫化物其较高的理论比容量、低成本和无毒性,本实验分别采用MoSe2、MoO2、MoS2、CuS作为剑麻纤维炭的增强材料。在制备方法上,考虑到水热合成方法反应温度较低、对环境污染小且有利于合成极少缺陷的晶体,选用水热合成结合煅烧法。本文成功合成了过渡金属硫族化物/剑麻纤维炭锂离子电池负极材料,并探索了不同合成条件对得到的复合材料结构形貌及电化学性能的影响,找出了最佳...
【文章来源】：桂林理工大学广西壮族自治区
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同还原剂用量下制得的MoSe2-MoO2@SFC复合材料的SEM图谱
29图 3.9 不同水热温度条件下制得的 MoSe2-MoO2@SFC 复合材料的 SEM 图（a：120℃；b：140℃；c：160℃；d：180℃）Fig. 3.9 SEM image of MoSe2-MoO2@SFC prepared at the different hydrothermal temperature（a：120℃；b：140℃；c：160℃；d：180℃）图 3.10（a）展示了 120℃、140℃、160℃、180℃不同水热温度条件下制得的 MoSe2-MoO2@SFC 复合材料的交流阻抗图谱，可以明显看出，180℃制备的具有花状结构的复合材料具有良好的导电能力。图 3.10（b）和（c）展示了 120℃、140℃、160℃、180℃不同水热温度条件下制得的 MoSe2-MoO2@SFC 复合材料的循环性能图谱，（b）的测试电流密度为 50mAh/g，（c）的测试电流密度为500mAh/g。可以看出，无论的小电流密度还是大电流密度下进行测试，水热温度为 120℃时制备的 MoSe2-MoO2@SFC 复合材料，首次比容量为 557mAh/g，30
图 3.12 不同水热时间条件下制得的 MoSe2-MoO2@SFC 复合材料的 SEM 图（a：12h；b：24h；c：36h；d：48h）Fig. 3.12 SEM image of MoSe2-MoO2@SFC prepared at the different hydrothermal time（a：12h；b：24h；c：36h；d：48h）图 3.13 展示了 12h、24h、36h、48h 不同水热时间条件下制得的MoSe2-MoO2@SFC 复合材料的循环性能图谱，(a)的测试电流密度为 50mA/g，(b)的测试电流密度为 500mA/g。从图中可以很明显的看出，无论是在小电流密度下还是大电流密度下，水热时间为 24h 条件下制备的复合材料具有较好的储锂性能。50mA/g 的电流密度下，30 个循环后比容量基本保持在 494 mAh/g，甚至在500 mA/g 的电流密度下，30 个循环后比容量仍保持在 308mAh/g。高储锂性能的提高，主要依赖于 12h 水热温度条件下制备的“准花球”状的材料较大的比表面积，为锂离子提供了巨大的储锂空间并具有相对强的稳定性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯掺杂的研究进展[J]. 张芸秋,梁勇明,周建新. 化学学报. 2014(03)
[2]钼基氧化物锂离子电池负极材料研究进展[J]. 孙永明,胡先罗,罗巍,夏芳芳,黄云辉. 科学通报. 2013(32)
[3]碳纳米管用作锂离子电池负极材料的研究进展[J]. 郭丽玲,张传祥,范广新. 材料导报. 2011(S2)
[4]石墨烯及其复合材料的制备及性能研究进展[J]. 赵远,黄伟九. 重庆理工大学学报(自然科学). 2011(07)
[5]锂离子电池负极材料的研究进展[J]. 张汉平,付丽君,吴宇平,吴浩青,高村勉. 电池. 2005(04)
硕士论文
[1]天然石墨锂离子电池负极材料的包覆改性研究[D]. 王志远.天津理工大学 2008
本文编号：3230359
【文章来源】：桂林理工大学广西壮族自治区
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同还原剂用量下制得的MoSe2-MoO2@SFC复合材料的SEM图谱
29图 3.9 不同水热温度条件下制得的 MoSe2-MoO2@SFC 复合材料的 SEM 图（a：120℃；b：140℃；c：160℃；d：180℃）Fig. 3.9 SEM image of MoSe2-MoO2@SFC prepared at the different hydrothermal temperature（a：120℃；b：140℃；c：160℃；d：180℃）图 3.10（a）展示了 120℃、140℃、160℃、180℃不同水热温度条件下制得的 MoSe2-MoO2@SFC 复合材料的交流阻抗图谱，可以明显看出，180℃制备的具有花状结构的复合材料具有良好的导电能力。图 3.10（b）和（c）展示了 120℃、140℃、160℃、180℃不同水热温度条件下制得的 MoSe2-MoO2@SFC 复合材料的循环性能图谱，（b）的测试电流密度为 50mAh/g，（c）的测试电流密度为500mAh/g。可以看出，无论的小电流密度还是大电流密度下进行测试，水热温度为 120℃时制备的 MoSe2-MoO2@SFC 复合材料，首次比容量为 557mAh/g，30
图 3.12 不同水热时间条件下制得的 MoSe2-MoO2@SFC 复合材料的 SEM 图（a：12h；b：24h；c：36h；d：48h）Fig. 3.12 SEM image of MoSe2-MoO2@SFC prepared at the different hydrothermal time（a：12h；b：24h；c：36h；d：48h）图 3.13 展示了 12h、24h、36h、48h 不同水热时间条件下制得的MoSe2-MoO2@SFC 复合材料的循环性能图谱，(a)的测试电流密度为 50mA/g，(b)的测试电流密度为 500mA/g。从图中可以很明显的看出，无论是在小电流密度下还是大电流密度下，水热时间为 24h 条件下制备的复合材料具有较好的储锂性能。50mA/g 的电流密度下，30 个循环后比容量基本保持在 494 mAh/g，甚至在500 mA/g 的电流密度下，30 个循环后比容量仍保持在 308mAh/g。高储锂性能的提高，主要依赖于 12h 水热温度条件下制备的“准花球”状的材料较大的比表面积，为锂离子提供了巨大的储锂空间并具有相对强的稳定性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯掺杂的研究进展[J]. 张芸秋,梁勇明,周建新. 化学学报. 2014(03)
[2]钼基氧化物锂离子电池负极材料研究进展[J]. 孙永明,胡先罗,罗巍,夏芳芳,黄云辉. 科学通报. 2013(32)
[3]碳纳米管用作锂离子电池负极材料的研究进展[J]. 郭丽玲,张传祥,范广新. 材料导报. 2011(S2)
[4]石墨烯及其复合材料的制备及性能研究进展[J]. 赵远,黄伟九. 重庆理工大学学报(自然科学). 2011(07)
[5]锂离子电池负极材料的研究进展[J]. 张汉平,付丽君,吴宇平,吴浩青,高村勉. 电池. 2005(04)
硕士论文
[1]天然石墨锂离子电池负极材料的包覆改性研究[D]. 王志远.天津理工大学 2008
本文编号：3230359
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