氧化镍/可膨胀石墨作为可充电电池负极材料的制备及电性能研究

发布时间：2021-09-18 11:24

　　能源与人类社会的生存和发展戚戚相关,当今时代,能源发展正面临着巨大的挑战。随着电动汽车和混合动力汽车的发展,对可充电电池的要求也越来越高。对锂离子电池和钠离子电池来说,传统的负极材料如今在一定程度上限制了电池性能的进一步提升,因此寻找更多优势的负极材料迫在眉睫。氧化镍由于其成本低、环境友好和高的理论容量,有希望成为下一代可充电电池负极材料的备选之一。本课题从镍基材料出发,以设计简单的合成方法又能提高电化学性能为出发点展开实验。本文利用球磨法降低材料的尺寸,使得氢氧化镍原料分别与一水合柠檬酸、羧甲基纤维素、阿拉伯树胶粉和可膨胀石墨四种不同碳源混合均匀,经过煅烧后得到NiO-C复合材料,然后通过XRD、Raman、TGA、N₂-吸附/脱附、SEM、TEM、XPS等对材料进行形貌和结构的表征,通过恒电流充放电、CV、EIS等进行电性能测试。结果表明,可膨胀石墨作为碳源制备的复合材料（NiO-C-4）性能最优。贝壳状的NiO-C-4电极材料在室温200 mA g^-1的电流密度下经过50圈循环后,放电容量保持977.5 mAh g^-1

【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

锂离子电池工作原理图

图 3-1 （a） NiO-C-1 复合物，（b）NiO-C-2 复合物，（c）NiO-C-3 复合物和(d)NiO-C-4 复合物的热重图Fig.3-1 (a) TGAcurves of the NiO-C-1 composites, （b）NiO-C-2 composites,（c）NiO-C-3 composites and (d) NiO-C-4 composites为了确定 NiO-C-1，NiO-C-2，NiO-C-3 和 NiO-C-4 四种不同碳源掺杂的氧化镍复合物中碳源的重量含量，分别将 NiO-C-1，NiO-C-2，NiO-C-3 和 NiO-C-4四种复合物在空气氛围中从室温开始升温至 800 oC，升温速率为 10 oC min-1。由此得到上面图 3-1 的四个热重分析曲线。150 oC 之前的失重对应的是材料中少量水分挥发所致；在 150-500 oC 曲线下滑明显，对应的是样品含氧官能团及碳材料的燃烧失重，此后随着温度的升高，材料质量基本不发生变化，剩下的也就是氧化镍的含量。在图 3-1（a）中，样品属于碳的失重部分约为 9.2%，属于水的蒸

图 3-3 NiO-1 和 NiO-C-4 的拉曼谱图Fig.3-3 Raman spectra of NiO-1 and NiO-C-4 3-3 是球磨后的氧化镍（NiO-1）和碳源为可膨胀石墨的氧化镍-C-4）的拉曼谱图。从图中可以看出，位于 488 cm-1和 1047 cm-拉曼峰，上面的黑色曲线中 1335、1555 和 2673 cm-1的衍射峰分别、G 峰和 2D 峰。D 带峰的相对强度代表结晶缺陷，G 带峰反映的 E2g振动模式。D 峰和 G 峰的强度比代表的是石墨的缺陷程度，经iO-C-4 复合材料的缺陷度为 0.53，说明碳源可膨胀石墨仍然显示的

【参考文献】：
期刊论文
[1]化学电源的发展及展望[J]. 徐学笛.  化学工程与装备. 2008(02)
[2]化学电源的发展概况及展望[J]. 段秉义.  中学化学教学参考. 1978(03)



本文编号：3400047