氧化亚钴纳米复合材料的制备及在锂离子电池负极材料上的应用

发布时间：2023-05-18 22:26

　　为了满足全球能源的需求,锂离子电池作为最具有前途的能量转换和存储设备之一而被广泛研究。过渡金属氧化物常常被用来代替常用的石墨材料作为锂离子电池的负极材料,是因为它们的比容量远远高于石墨材料。氧化亚钴(CoO)因其具有低成本和高比容量(716 mAh g^-1)等特点而被公认为是一种非常具有吸引力的负极材料。然而,CoO在嵌锂/脱锂的过程中极易发生体积膨胀和颗粒团聚的现象,这样对锂离子电池的性能造成了非常不利的影响。因此,设计制备新型过渡金属氧化物基纳米复合材料用于锂离子电池是势在必行的,本文主要采用的是过渡金属氧化物与还原氧化石墨烯(rGO)或与聚合物复合后煅烧制备成新型负极材料,然后对材料进行各种电化学性能的测试。本论文的主要内容有:(1)首先制备出棒状CoO前驱体和棒状氧化铜(CuO)前驱体,将这两种前驱体与氧化石墨烯混合均匀后煅烧,制得的产物中CoO和CuO纳米颗粒紧紧附着在rGO表面。将制备得到的CoO/CuO/rGO纳米复合负极材料在低电流密度为200 mA g^-1的测试条件下,我们得到的初始放电容量高达1732.4 mAh g

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 锂离子电池简述
        1.2.1 锂离子电池发展历程
        1.2.2 锂离子电池的结构与工作原理
    1.3 锂离子电池负极材料的概述
        1.3.1 锂离子电池对负极材料的基本要求
        1.3.2 锂离子电池负极材料的现今的研究情况
    1.4 过渡金属氧化物负极材料的不足及改善的方法
    1.5 本论文的选题依据与主要研究内容
        1.5.1 选题依据
        1.5.2 研究内容
第2章 实验与测试手段
    2.1 实验部分
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验仪器
    2.2 材料的物理结构表征
        2.2.1 X-射线衍射分析
        2.2.2 扫描电镜分析
        2.2.3 透射电镜分析
        2.2.4 热重分析
        2.2.5 比表面及孔隙度分析仪
        2.2.6 X-射线光电子能谱仪
        2.2.7 拉曼光谱分析
    2.3 锂离子电池的组装
        2.3.1 负极极片的制作
        2.3.2 锂扣式电池组装
    2.4 电化学性能表征
        2.4.1 恒流充放电性能测试
        2.4.2 循环伏安测试
        2.4.3 交流阻抗测试(EIS)
第3章 氧化亚钴/氧化铜/还原氧化石墨烯三元复合纳米材料的制备及电化学性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 Co前驱体的制备
        3.2.2 Cu前驱体的制备
        3.2.3 氧化石墨烯的制备
        3.2.4 CoO/CuO/rGO纳米复合材料的制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 材料的物理结构表征
        3.3.2 材料的电化学性能表征
    3.4 本章小结
第4章 一锅法制备钴/氧化亚钴@氮掺杂碳纳米复合材料及其电化学性能的研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 Co²⁺-PDA前驱体的制备
        4.2.2 Co/CoO@N-C纳米复合材料的制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 材料的物理结构表征
        4.3.2 材料的电化学性能表征
    4.4 本章小结
第5章 钴/氧化亚钴@氮掺杂碳复合材料的制备及其电化学性能的研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 CoO前驱体的制备
        5.2.2 Co/CoO@N-C纳米复合材料的制备
    5.3 结论与讨论
        5.3.1 材料的物理结构表征
        5.3.2 材料的电化学性能表征
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 前景展望
参考文献
致谢
在学期间主要科研成果
    一、发表学术论文
    二、其他科研成果



本文编号：3819117