三维ZnO/C纳米结构阵列的制备及储锂特性

发布时间：2021-07-08 19:24

　　氧化锌（Zn O）作为锂离子电池负极材料,主要有储量丰富、价格低廉、安全性高、理论比容量高（978 m Ah/g）等优点,因而受到研究者们的关注。但其仍存在导电性差、脱嵌锂过程中体积膨胀的问题,导致其电化学性能较差。现阶段主要通过特殊的结构设计及与其他材料复合来解决上述问题。本文首先在泡沫镍基底上生长Zn O纳米阵列,并通过设计以下结构来提高Zn O纳米阵列的电化学性能:（1）核-壳结构Zn O/C纳米阵列;（2）蛋黄-蛋壳结构Zn O/C纳米阵列。通过湿化学法制备Zn O纳米阵列,并经过气相包覆聚吡咯（Ppy）后热解得到Zn O/C纳米阵列。扫描和透射电镜表明所制备纳米阵列为直径约200nm,碳包覆层厚度为10 nm的核壳结构。该材料在100 m A/g电流密度下,首次嵌、脱锂容量分别为1171.7 m Ah/g、884.6 m Ah/g,循环100周后脱锂容量仍高达544.3 m Ah/g,容量保持率为61.53%,是纯氧化锌纳米阵列和未烧结的Zn O/Ppy复合材料容量的4倍,表现出良好的循环稳定性及较高的可逆容量。通过比较聚多巴胺、电沉积Ppy、气相包覆Ppy等三种不同包覆方法... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 过渡金属氧化物负极材料
    1.3 锂离子电池负极材料ZnO
        1.3.1 ZnO的纳米化
        1.3.2 ZnO的复合化
    1.4 论文的研究意义及主要内容
        1.4.1 研究目的与意义
        1.4.2 主要研究内容
第2章 实验材料与实验方法
    2.1 实验药品
    2.2 仪器设备
    2.3 ZnO/C复合材料的制备
        2.3.1 泡沫镍基底上制备氧化锌纳米阵列
        2.3.2 不同碳源包覆氧化锌纳米阵列
        2.3.3 刻蚀后ZnO/C复合材料的制备
    2.4 电池的装配
    2.5 物理性能表征
        2.5.1 扫描电子显微镜测试（ SEM）
        2.5.2 透射电子显微镜测试（ TEM）
        2.5.3 X-射线衍射测试（ XRD）
    2.6 电化学性能表征
        2.6.1 循环伏安测试（ CV）
        2.6.2 恒流充放电测试
        2.6.3 倍率性能测试
        2.6.4 交流阻抗谱测试（ EIS）
第3章 核壳结构ZnO/C材料的制备和性能研究
    3.1 引言
    3.2 一维氧化锌纳米阵列的制备
        3.2.1 阴极电沉积制备种子
        3.2.2 水热法制备一维氧化锌纳米阵列
    3.3 核壳结构ZnO/C纳米阵列的物理表征
        3.3.1 SEM表征
        3.3.2 TEM表征
        3.3.3 XRD表征
    3.4 核壳结构ZnO/C纳米阵列的电化学表征
        3.4.1 循环伏安测试
        3.4.2 充放电性能测试
        3.4.3 循环性能测试
        3.4.4 倍率性能测试
        3.4.5 交流阻抗测试
    3.5 不同包覆方法对核壳结构ZnO/C纳米阵列性能的影响
        3.5.1 聚多巴胺为碳源制备的核壳结构ZnO/C纳米阵列
        3.5.2 电沉积聚吡咯为碳源制备的核壳结构ZnO/C纳米阵列
    3.6 本章小结
第4章 蛋黄-蛋壳结构ZnO/C纳米棒阵列的制备和性能
    4.1 引言
    4.2 刻蚀程度对蛋黄蛋壳结构ZnO/C复合材料的影响
        4.2.1 SEM表征
        4.2.2 TEM表征
        4.2.3 充放电性能测试
        4.2.4 循环性能测试
        4.2.5 倍率性能测试
        4.2.6 交流阻抗测试
    4.3 不同碳源对刻蚀后ZnO/C复合材料性能的影响
        4.3.1 循环伏安测试
        4.3.2 充放电性能测试
        4.3.3 循环性能测试
        4.3.4 倍率性能测试
    4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Si基负极材料在锂离子电池中的研究进展[J]. 刘士坤,何文,张旭东,侯玉昆,张书振,王艳.  齐鲁工业大学学报(自然科学版). 2015(01)
[2]锂离子电池金属氧化物负极材料的研究进展[J]. 张丽娟,王艳飞,王岩,李钒.  电源技术. 2011(07)
[3]碳包覆硅/碳复合材料的制备与性能研究[J]. 陈立宝,谢晓华,王可,解晶莹.  电源技术. 2007(01)
[4]纳米氧化锌的制备和电化学性能研究[J]. 高翠芹,安从俊,程建平.  电池工业. 2006(01)



本文编号：3272185