金属氧化物/二氧化钛纳米管阵列复合材料制备及其锂电性能研究

发布时间：2022-10-30 14:16

　　各种便携式电子产品在全球范围内的普及使锂离子电池的应用越来越广泛。近年来,随着人们对电动车、混合动力汽车的日益关注,对锂离子电池性能的要求也越来越高,比如具有高比容量、高输出功率、良好循环稳定和高安全性能等。二氧化钛材料在充放电循环中结构稳定、稳定性好、放电平台高,作为锂电池负极材料有很大的研究价值,其中二氧化钛纳米管结构负极材料比表面积大,能够与电解液充分接触,且能有效缩短锂离子的扩散距离,因而作为电极材料的研究较为广泛。然而二氧化钛纳米管理论容量为335mAh/g,仅与传统石墨电极相当,为提高其容量,满足日益增长的需求,研究者提出了多种方法。金属氧化物如氧化铜、铁氧化物、氧化锌等具有很高的理论比容量,但循环过程中体积效应大,容易导致材料结构破坏循环性能变差。本论文分别选用上述三种氧化物与二氧化钛纳米管通管阵列进行复合,得到负载金属氧化物的二氧化钛纳米管通管阵列,并组装锂离子电池,发挥金属氧化物的大容量性质和二氧化钛纳米管结构稳定性能的协同作用,欲达到改善锂电池综合电化学性能的效果。主要内容包括：（1）采用阳极氧化、电沉积及退火三步骤制备得到了不同沉积时间下的CuO/TiO2纳米管通... 

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 锂离子电池工作原理
    1.3 锂电池负极材料研究现状
        1.3.1 碳材料
        1.3.2 锡基材料
        1.3.3 硅基材料
        1.3.4 金属氧化物
    1.4 二氧化钛负极材料研究现状
        1.4.1 二氧化钛纳米管负极材料
        1.4.2 掺杂的二氧化钛纳米管负极材料
    1.5 本文研究目的和内容
第二章 实验材料与方法
    2.1 实验方法及工艺方案
        2.1.1 阳极氧化法
        2.1.2 电沉积法
        2.1.3 实验工艺路线
    2.2 实验材料与仪器
    2.3 材料微观特征分析
        2.3.1 XRD物相分析
        2.3.2 SEM形貌分析
        2.3.3 EDS成分分析
    2.4 半电池组装及其电化学性能测试
        2.4.1 扣式电池组装
        2.4.2 锂电池的主要性能指标
        2.4.3 电化学性能测试
第三章 CuO/TiO_2纳米管通管阵列复合材料制备及其电化学性能研究
    3.1 引言
    3.2 CuO/TiO_2纳米管通管阵列复合材料的制备
        3.2.1 钛片的预处理
        3.2.2 CuO/TiO_2纳米管通管阵列复合材料的制备
    3.3 实验结果与分析
        3.3.1 SEM形貌分析
        3.3.2 EDS成分分析
        3.3.3 XRD物相分析
        3.3.4 循环伏安特性测试
        3.3.5 恒电流充放电测试
        3.3.6 循环性能测试
        3.3.7 电化学阻抗测试
    3.4 电池性能分析
    3.5 本章小结
第四章 Fe_2O_3/TiO_2纳米管通管阵列复合材料制备及其电化学性能研究
    4.1 Fe_2O_3/TiO_2纳米管通管阵列复合材料的制备
    4.2 实验结果与分析
        4.2.1 SEM形貌分析
        4.2.2 XRD物相分析
        4.2.3 循环伏安特性测试
        4.2.4 恒电流充放电测试
        4.2.5 循环性能测试
        4.2.6 电化学阻抗测试
    4.3 Fe/TiO_2纳米管通管阵列的制备
    4.4 电池性能分析
    4.5 本章小结
第五章 ZnO/TiO_2纳米管通管阵列复合材料制备及其电化学性能研究
    5.1 ZnO/TiO_2纳米管通管阵列复合材料的制备
    5.2 实验结果与分析
        5.2.1 SEM形貌分析
        5.2.2 XRD物相分析
        5.2.3 循环伏安特性测试
        5.2.4 恒电流充放电测试
        5.2.5 循环性能测试
        5.2.6 电化学阻抗测试
    5.3 电池性能分析
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录 攻读硕士期间发表论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]全球锂电池市场状况和应用发展综述[J]. 王福鸾,杜军,裴金海.  电源技术. 2014(03)
[2]锂离子电池负极材料的研究现状及研究方向[J]. 黄丽宏,闵忠华,张勤勇.  西华大学学报(自然科学版). 2013(06)
[3]下一代二次锂电池发展趋势及展望[J]. 墨柯.  新材料产业. 2013(10)
[4]锂电池最新研究进展[J]. 曹金亮,陈修强,张春光,李虹.  电源技术. 2013(08)
[5]纳米结构氧化锌材料在锂离子电池中的应用[J]. 张雪,张东阳,丁书江,郑元锁.  中国科技论文. 2012(09)
[6]α-Fe2O3/Fe3O4复合负极材料的制备与电化学性能研究[J]. 石磊,刘洪波,何月德,洪泉,杨丽.  功能材料. 2010(01)
[7]锂离子电池锡基负极材料的研究进展[J]. 魏巍,王久林,杨军,努丽燕娜.  化工进展. 2010(01)
[8]锂离子电池负极材料TiO2的研究进展[J]. 张玉玺,张晓丽,郑洪河.  电池. 2009(02)

博士论文
[1]纳米结构氧化物锂离子电池负极材料研究[D]. 姚煜.复旦大学 2012
[2]电沉积铜薄膜中织构与内应力的研究[D]. 洪波.上海交通大学 2008



本文编号：3699043