锌锰氧化物/碳复合电极材料的制备及其电化学性能研究
发布时间：2022-07-12 12:58
便携式电子设备、动力汽车和智能电网的普及和发展,迫切要求开发高能量密度、高功率密度、低成本的新型锂离子电池负极材料。锌锰基混合金属氧化物具有理论容量高、资源丰富、绿色环保等优点,而且相对于钴基和铁基氧化物负极具有更低的工作电位。但是锌锰氧化物的导电性差,脱嵌锂过程中的体积变化较大。尽管纳米化、表面修饰和复合化等方法使得锌锰氧化物的储锂性能有了一定改善,但仍存在合成方法产量低、首次库伦效率低以及结构稳定性不足等问题。本论文围绕锌锰氧化物存在的上述问题,从改进制备方法入手,设计并合成出多种锌锰氧化物/碳复合材料。系统研究了材料的形成机理,对材料的组成、结构以及电化学性能进行了表征和测试,主要结论如下:采用一步溶剂热法合成“三明治”结构的Zn Mn2O4/氮掺杂石墨烯（Zn Mn2O4/N-doped graphene,Zn Mn2O4/NG）复合纳米片,直径为10-12 nm的Zn Mn2O4纳米晶均匀分散在石墨烯的...
【文章页数】：159 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 锂离子电池简介
1.2.1 锂离子电池发展简介
1.2.2 锂离子电池的工作原理
1.2.3 锂离子电池的特点
1.2.4 锂离子电池发展面临的挑战
1.3 锂离子电池负极材料
1.3.1 碳基负极材料
1.3.2 钛基负极材料
1.3.3 硅基负极材料
1.3.4 过渡金属氧化物负极材料
1.4 锌锰基金属氧化物负极材料的研究现状
1.4.1 锌锰基金属氧化物负极材料的优缺点
1.4.2 锌锰基金属氧化物纳米结构电极
1.4.3 锌锰基金属氧化物/碳复合电极
1.5 本文选题意义及主要研究内容
第2章 试验材料及测试方法
2.1 材料体系选择与研究思路
2.2 试验材料及试剂
2.3 试验仪器及规格
2.4 材料表征技术
2.4.1 X射线衍射分析
2.4.2 扫描电子显微镜
2.4.3 透射电子显微镜
2.4.4 拉曼光谱
2.4.5 X射线光电子能谱
2.4.6 热重分析仪
2.4.7 比表面积与孔径分布分析
2.4.8 红外光谱仪
2.4.9 原子力显微镜
2.5 电化学性能测试
2.5.1 电极的制备和纽扣电池的组装
2.5.2 循环伏安测试
2.5.3 恒流充放电测试
2.5.4 电化学交流阻抗测试
第3章 石墨烯负载锌锰氧化物复合材料的制备与储锂性能
3.1 引言
3.2 ZnMn_2O_4/氮掺杂石墨烯纳米片的制备与储锂性能
3.2.1 ZnMn_2O_4/氮掺杂石墨烯纳米片的制备
3.2.2 ZnMn_2O_4/氮掺杂石墨烯纳米片的组成与结构
3.2.3 研究形成ZnMn_2O_4/氮掺杂石墨烯纳米片的影响因素
3.2.4 ZnMn_2O_4/氮掺杂石墨烯纳米片的储锂性能
3.3 石墨烯负载低价ZnO-MnO复合材料的制备与储锂性能
3.3.1 ZnO-MnO/GF的制备
3.3.2 前驱体的组成与结构
3.3.3 ZnO-MnO/GF的组成与结构
3.3.4 形成ZnO-MnO/GF的影响因素
3.3.5 ZnO-MnO/GF的储锂性能
3.3.6 ZnO-MnO/GF的电化学行为和电极结构演变
3.3.7 其它双金属一氧化物/GF的合成与储锂性能
3.4 本章小结
第4章 原位热解碳负载锌锰氧化物中空结构的制备与储锂性能
4.1 引言
4.2 热解碳负载锌锰氧化物中空结构的制备
4.3 MOFs前驱体的组成与结构
4.4 热解碳负载锌锰氧化物中空结构的组成和结构
4.4.1 Zn_(0.5)MnO@C中空纳米盘的组成和结构
4.4.2 Zn_(0.32)MnO@C和Zn_(0.24)MnO@C中空纳米盘的组成和结构
4.5 热解碳负载锌锰氧化物中空结构的储锂性能
4.6 本章小结
第5章 原位热解碳负载低价锌锰氧化物复合纳米片的制备与储锂性能
5.1 引言
5.2 热解碳负载ZnO-MnO复合纳米片的制备
5.3 热解碳负载ZnO-MnO复合纳米片的组成和结构
5.4 热解碳负载ZnO-MnO复合纳米片形成机理
5.5 热解碳负载ZnO-MnO复合纳米片的储锂性能
5.6 “凝胶膨胀”合成方法的普适性研究
5.6.1 其它热解碳负载金属氧化物复合纳米片的组成和结构
5.6.2 金属氧化物纳米片的组成和结构
5.7 本章小结
结论
论文主要创新点
展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
本文编号：3659168
【文章页数】：159 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 锂离子电池简介
1.2.1 锂离子电池发展简介
1.2.2 锂离子电池的工作原理
1.2.3 锂离子电池的特点
1.2.4 锂离子电池发展面临的挑战
1.3 锂离子电池负极材料
1.3.1 碳基负极材料
1.3.2 钛基负极材料
1.3.3 硅基负极材料
1.3.4 过渡金属氧化物负极材料
1.4 锌锰基金属氧化物负极材料的研究现状
1.4.1 锌锰基金属氧化物负极材料的优缺点
1.4.2 锌锰基金属氧化物纳米结构电极
1.4.3 锌锰基金属氧化物/碳复合电极
1.5 本文选题意义及主要研究内容
第2章 试验材料及测试方法
2.1 材料体系选择与研究思路
2.2 试验材料及试剂
2.3 试验仪器及规格
2.4 材料表征技术
2.4.1 X射线衍射分析
2.4.2 扫描电子显微镜
2.4.3 透射电子显微镜
2.4.4 拉曼光谱
2.4.5 X射线光电子能谱
2.4.6 热重分析仪
2.4.7 比表面积与孔径分布分析
2.4.8 红外光谱仪
2.4.9 原子力显微镜
2.5 电化学性能测试
2.5.1 电极的制备和纽扣电池的组装
2.5.2 循环伏安测试
2.5.3 恒流充放电测试
2.5.4 电化学交流阻抗测试
第3章 石墨烯负载锌锰氧化物复合材料的制备与储锂性能
3.1 引言
3.2 ZnMn_2O_4/氮掺杂石墨烯纳米片的制备与储锂性能
3.2.1 ZnMn_2O_4/氮掺杂石墨烯纳米片的制备
3.2.2 ZnMn_2O_4/氮掺杂石墨烯纳米片的组成与结构
3.2.3 研究形成ZnMn_2O_4/氮掺杂石墨烯纳米片的影响因素
3.2.4 ZnMn_2O_4/氮掺杂石墨烯纳米片的储锂性能
3.3 石墨烯负载低价ZnO-MnO复合材料的制备与储锂性能
3.3.1 ZnO-MnO/GF的制备
3.3.2 前驱体的组成与结构
3.3.3 ZnO-MnO/GF的组成与结构
3.3.4 形成ZnO-MnO/GF的影响因素
3.3.5 ZnO-MnO/GF的储锂性能
3.3.6 ZnO-MnO/GF的电化学行为和电极结构演变
3.3.7 其它双金属一氧化物/GF的合成与储锂性能
3.4 本章小结
第4章 原位热解碳负载锌锰氧化物中空结构的制备与储锂性能
4.1 引言
4.2 热解碳负载锌锰氧化物中空结构的制备
4.3 MOFs前驱体的组成与结构
4.4 热解碳负载锌锰氧化物中空结构的组成和结构
4.4.1 Zn_(0.5)MnO@C中空纳米盘的组成和结构
4.4.2 Zn_(0.32)MnO@C和Zn_(0.24)MnO@C中空纳米盘的组成和结构
4.5 热解碳负载锌锰氧化物中空结构的储锂性能
4.6 本章小结
第5章 原位热解碳负载低价锌锰氧化物复合纳米片的制备与储锂性能
5.1 引言
5.2 热解碳负载ZnO-MnO复合纳米片的制备
5.3 热解碳负载ZnO-MnO复合纳米片的组成和结构
5.4 热解碳负载ZnO-MnO复合纳米片形成机理
5.5 热解碳负载ZnO-MnO复合纳米片的储锂性能
5.6 “凝胶膨胀”合成方法的普适性研究
5.6.1 其它热解碳负载金属氧化物复合纳米片的组成和结构
5.6.2 金属氧化物纳米片的组成和结构
5.7 本章小结
结论
论文主要创新点
展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
本文编号：3659168
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