Zn/Co-ZIF基负极材料的制备及其储锂性能的研究
发布时间：2021-08-28 04:49
锂离子电池作为一种化学电源的能源形式,是目前应用最广的可充电电池之一。随着人类社会对高性能锂离子电池的要求不断提高,使人们越来越注重高比能电极材料的开发。金属有机框架材料（Metal-Organic Frameworks,MOFs）作为一种新型的多孔材料,在电化学储能领域引起了广泛关注。通过室温共沉淀法得到表面光滑、形貌规则的菱形十二面体双金属MOFs,以其为前驱体制备了多孔的ZnO/Co3O4/CoO/Co多组分复合物,氮掺杂多孔碳以及Co3O4/NiO/C复合材料。采用X射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（FE-SEM）等技术手段对材料的组成和形貌进行表征,运用循环伏安、恒流充放电等研究了材料的储锂性能。ZnO/Co3O4/CoO/Co复合材料中的多孔结构可以缩短Li+的传输路径,增加电极和电解质的接触面积;此外,可以充分发挥各组分活性物质的协同作用,从而使复合材料具有优异的储锂性能。电流密度100 mA·g-1,电压范围0.01...
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锂离子电池充放电示意图[22]
华北理工大学硕士学位论文-4-正负极上发生可逆地脱嵌反应，且材料的整体结构保持不变。所以，人们又形象地把锂离子电池称为“摇椅电池”或“摇摆电池”[23-24]。图1锂离子电池充放电示意图[22]Fig.1Theschematicrepresentationofalithium-ionbattery[22]正极反应:-+2x-12xe+xLi+CoOLiLiCoO（1）负极反应:nx-+CLixe+xLinC（2）电池反应:nx2x-12+CLi+CoOLiLiCoOnC（3）1.2锂离子电池电极材料锂离子电池近几十年来的发展相对较为缓慢。其循环寿命和安全性能依然是制图2不同正负极材料的电压和比容量以及新材料的研发路线[25]Fig.2Theroadfornewmaterialsandvoltageandspecificcapacityofdifferentelectrodematerials[25]
华北理工大学硕士学位论文-8-定性和化学稳定性。如图3所示，日本的Yaghi教授团队[52]合成的一系列的ZIFs材料。与传统的沸石分子筛相比，它具有产率高，形状尺寸可调，结构功能多样性等优点。ZIFs材料因其具有可调的金属中心和有机配体，已被证明是良好的牺牲模板或前驱体，以满足特别是在锂离子电池中的各种需求。例如ZIF-8[53]在电化学储能领域受到广大研究者的青睐。图3ZIFs系列结构示意图[52]Fig.3ZIFsseriesstructurediagram[52]1.3.2金属有机框架材料（MOFs）衍生的氧化物MOFs结构中含有金属离子，在空气中对其进行高温热处理，能够得到具有独特结构的多孔过渡金属氧化物，将其作为锂离子电池负极材料往往展现出优异的电化学性能。尖晶石型的Co3O4作为理想的锂离子电池负极材料，其理论比容量较高（890.0mAh·g-1），从而吸引了研究者的广泛关注。ZIF-67作为最常见的钴基MOFs，是由钴离子与2-甲基咪唑配体形成的具有规则形貌的多面体。Huang等[54]人以ZIF-67为前驱体，通过两步高温热解，合成了空心多孔的凹十二面体Co3O4，如图4。所获得的材料具有良好的电化学性能，在100mA·g-1电流密度下，100次循环之后，比容量能达到780.0mAh·g-1。普鲁士蓝即PrussionBlue，简称PB。是由JohannConradDippel[55]首先发现的一种简单的MOFs结构。将普鲁士蓝进行改性，得到一系列新的化合物即普鲁士
本文编号：3367827
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锂离子电池充放电示意图[22]
华北理工大学硕士学位论文-4-正负极上发生可逆地脱嵌反应，且材料的整体结构保持不变。所以，人们又形象地把锂离子电池称为“摇椅电池”或“摇摆电池”[23-24]。图1锂离子电池充放电示意图[22]Fig.1Theschematicrepresentationofalithium-ionbattery[22]正极反应:-+2x-12xe+xLi+CoOLiLiCoO（1）负极反应:nx-+CLixe+xLinC（2）电池反应:nx2x-12+CLi+CoOLiLiCoOnC（3）1.2锂离子电池电极材料锂离子电池近几十年来的发展相对较为缓慢。其循环寿命和安全性能依然是制图2不同正负极材料的电压和比容量以及新材料的研发路线[25]Fig.2Theroadfornewmaterialsandvoltageandspecificcapacityofdifferentelectrodematerials[25]
华北理工大学硕士学位论文-8-定性和化学稳定性。如图3所示，日本的Yaghi教授团队[52]合成的一系列的ZIFs材料。与传统的沸石分子筛相比，它具有产率高，形状尺寸可调，结构功能多样性等优点。ZIFs材料因其具有可调的金属中心和有机配体，已被证明是良好的牺牲模板或前驱体，以满足特别是在锂离子电池中的各种需求。例如ZIF-8[53]在电化学储能领域受到广大研究者的青睐。图3ZIFs系列结构示意图[52]Fig.3ZIFsseriesstructurediagram[52]1.3.2金属有机框架材料（MOFs）衍生的氧化物MOFs结构中含有金属离子，在空气中对其进行高温热处理，能够得到具有独特结构的多孔过渡金属氧化物，将其作为锂离子电池负极材料往往展现出优异的电化学性能。尖晶石型的Co3O4作为理想的锂离子电池负极材料，其理论比容量较高（890.0mAh·g-1），从而吸引了研究者的广泛关注。ZIF-67作为最常见的钴基MOFs，是由钴离子与2-甲基咪唑配体形成的具有规则形貌的多面体。Huang等[54]人以ZIF-67为前驱体，通过两步高温热解，合成了空心多孔的凹十二面体Co3O4，如图4。所获得的材料具有良好的电化学性能，在100mA·g-1电流密度下，100次循环之后，比容量能达到780.0mAh·g-1。普鲁士蓝即PrussionBlue，简称PB。是由JohannConradDippel[55]首先发现的一种简单的MOFs结构。将普鲁士蓝进行改性，得到一系列新的化合物即普鲁士
本文编号：3367827
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3367827.html
