掺杂过渡金属氧化物负极材料电化学性能表征

发布时间：2022-12-09 19:18

　　过渡金属氧化物具有高的比容量、丰富的资源、安全可靠的优点,被广泛应用到锂离子电池负极材料研究中。虽然过渡金属氧化物拥有很多优点,但是材料本身也存在导电性能差、在充放电过程中锂离子嵌入与脱出容易发生自身体积膨胀致使结构塌陷等缺点,这就限制了其在实际中的应用。所以本文通过掺杂的手段来改善材料的电化学性能。主要内容为以下几个部分:（1）以硝酸锌、硝酸钴、柠檬酸为原料,利用丙烯酰胺溶胶凝胶法合成钴掺杂氧化锌负极材料,首先探究了掺杂量对氧化锌电化学性能影响,随着掺杂量x的提升,负极材料Zn_1-x-x Co_x O（0≤x≤0.15）的首次充放电容量先上升然后呈下降趋势。在最佳的掺杂量9%下,电压区间为0-3 V,电流密度为200 mA g^-1,首次放电容量为1836 mAh g^-1,首次库伦效率可达到68%,20周循环后电极材料仍可以保持容量超过1000 mAh g^-1。（2）以硝酸铜、硝酸钴、乙二醇、柠檬酸为原料,采用溶胶凝胶的方法合成钴元素掺杂氧化铜电极材料,XRD图谱显示掺杂量超过6... 

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
引言
1.绪论
    1.1 锂离子电池简介
        1.1.1 锂离子电池发展史
        1.1.2 锂离子电池分类
        1.1.3 锂离子电池的工作原理
        1.1.4 锂离子电池的组成
        1.1.5 锂离子电池的特性
    1.2 锂离子电池负极材料
    1.3 锂离子电池负极材料研究进展
        1.3.1 碳负极材料
        1.3.2 钛系材料-钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12))
        1.3.3 锡基材料
    1.4 过渡金属氧化物(TMO)材料的研究现状
        1.4.1 负极材料ZnO的研究现状
        1.4.2 负极材料CuO的研究现状
        1.4.3 提高氧化物作为锂离子电池负极材料电化学性能的措施
    1.5 过渡金属氧化物制作方法
        1.5.1 固相法
        1.5.2 溶胶凝胶法
        1.5.3 水热法
        1.5.4 其他方法
    1.6 本论文研究意义、目的及主要内容
2.实验方法
    2.1 实验试剂与仪器
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验仪器
    2.2 材料的表征
        2.2.1 X-射线粉末衍射技术(XRD)
        2.2.2 热重TG与差热DTA
        2.2.3 扫描电子显微镜(SEM)
        2.2.4 透射电子显微镜(TEM)
    2.3 材料的电化学性能测试
        2.3.1 电极片的制备
        2.3.2 模拟电池的组装
        2.3.3 电池的充放电测试
        2.3.4 循环伏安法(CV)
        2.3.5 电化学阻抗谱(EIS)
3.钴掺杂氧化锌的制备及其性能、反应机制的研究
    3.1 引言
    3.2 Co掺杂的氧化锌制备
    3.3 结果分析与讨论
        3.3.1 X射线衍射(XRD)分析Co掺杂氧化锌材料
        3.3.2 Co掺杂氧化锌扫描电镜分析
        3.3.3 Zn_(1-x)Co_xO(x=0,0.03,0.06,0.09)电极材料电化学性能分析
    3.4 本章小结
4.溶胶凝胶法制备钴元素掺杂氧化铜(CuO)负极材料电化学性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 Cu_(1-x)Co_xO的XRD图谱分析
        4.3.2 Cu_(1-x)Co_xO的形貌分析
        4.3.3 Co元素掺杂氧化铜(CuO)材料电化学性能分析
        4.3.4 循环性能分析
        4.3.5 循环伏安(CV)分析
        4.3.6 交流阻抗(EIS)分析
    4.4 本章小结
5.钾元素掺杂氧化铜(CuO)包覆单质银的负极材料电化学性能表征
    5.1 引言
    5.2 实验部分
    5.3 结果分析与讨论
        5.3.1 X射线粉末衍射(XRD)K_xCu_(1-x)O_(1-γ)材料的谱图及全谱拟合分析
        5.3.2 热重-差热分析(TG-DTA)
        5.3.3 扫描电镜(SEM)分析
        5.3.4 电化学性能分析
    5.4 本章小结
6.结论
参考文献
在学研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn0.5O2制备及光谱研究[J]. 赵立竹,孟召宝,薛明明,邵长路.  东北师大学报(自然科学版). 2010(03)



本文编号：3715232