镍、钴掺杂锰酸锂/还原氧化石墨烯复合材料及其锂电性能研究

发布时间：2023-05-26 22:14

　　利用氧化石墨烯(GO)为载体,水热法一步合成锰酸锂/石墨烯复合材料,并对锰酸锂/石墨烯材料进行掺杂,将合成的纳米复合材料作为锂离子电池正极材料进行测试,并进一步的研究分析。首先合成了锰酸锂/石墨烯(LMG)复合材料,锰酸锂负载在石墨烯片上,对材料进行了X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、X射线光电子能谱(XPS)、透射电镜(TEM)和能量色散X射线光谱分析(EDS)等各项表征以及作为锂离子电池阴极材料对其电化学性能的测试。结果表明,该材料初次放电比容量达到137 mAh/g,0.5 C倍率下经过150次充放电循环,依然保持在大约110mAh/g;倍率性能也比没有石墨烯的纯锰酸锂材料要好,也比通过机械混合法制备的锰酸锂石墨烯材料的要好。这也正说明,石墨烯材料对于锂离子电池阴极材料性能的提升有很大的帮助。其次,因为与石墨烯复合的锰酸锂材料在循环性能上不是很理想,在水热合成的步骤中引入镍离子,对复合材料进行掺杂。对材料进行了X射线衍射、拉曼光谱、X射线光电子能谱、透射电镜和能量色散X射线光谱分析等各项表征以及作为锂离子电池阴极材料对其电化学性能的测试。通过能量色散光谱分析可知,镍元素均匀地掺杂在...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 锂离子电池概述
        1.1.1 锂离子电池研究背景
        1.1.2 锂离子电池的历史
    1.2 锂离子电池工作原理和特点
        1.2.1 锂离子电池结构及原理
        1.2.2 锂离子电池特点
    1.3 锂离子电池正极材料
        1.3.1 钴酸锂(LiCoO₂)
        1.3.2 镍酸锂(LiNiO₂)
        1.3.3 磷酸铁锂(LiFePO4)
        1.3.4 镍钴锰三元锂
        1.3.5 锰酸锂(LiMn₂O₄)
    1.4 尖晶石锰酸锂材料
        1.4.1 尖晶石锰酸锂的结构及物理化学性质
        1.4.2 LiMn₂O₄的合成方法
        1.4.3 尖晶石LiMn₂O₄材料衰减原因
    1.5 石墨烯及其复合材料在锂电池方面的应用
        1.5.1 石墨烯及其复合材料在锂离子电池负极材料中的应用
        1.5.2 石墨烯复合材料在锂离子电池正极材料中的应用
    1.6 论文研究意义及主要内容
        1.6.1 该课题研究现状
        1.6.2 本课题主要研究内容
        1.6.3 本论文研究意义
2 实验药品、仪器及方法
    2.1 药品及仪器
    2.2 材料表征技术
        2.2.1 X射线衍射技术
        2.2.2 透射电子显微镜
        2.2.3 傅里叶变换红外光谱
        2.2.4 拉曼光谱
        2.2.5 热重-差热分析
        2.2.6 X射线光电子能谱技术
    2.3 锂电池性能参数指标
        2.3.1 电池的容量
        2.3.2 循环伏安测试
        2.3.3 充放电倍率
        2.3.4 恒电流充放电测试
        2.3.5 交流阻抗测试
        2.3.6 2016型电池组装
3. LMG复合材料制备及应用于锂离子电池
    3.1 引言
    3.2 实验部分
    3.3 物质表征结果讨论
        3.3.1 X射线衍射分析
        3.3.2 透射电镜分析
        3.3.3 LMG材料的热重分析
        3.3.4 傅里叶变换红外光谱分析
        3.3.5 色散型拉曼光谱分析
        3.3.6 X射线光电子能谱分析
    3.4 LMG复合材料锂电池性能测试
        3.4.1 循环伏安测试结果与讨论
        3.4.2 充放电测试结果与讨论
        3.4.3 LMG、PM-LMG、LMO交流阻抗的结果与讨论
    3.5 小结
4. Ni掺杂LMG材料应用于锂离子电池
    4.1 引言
    4.2 实验部分
    4.3 材料表征结果与讨论
        4.3.1 X射线衍射分析讨论
        4.3.2 透射电镜分析讨论
        4.3.3 LMNG材料的热重-差热分析
        4.3.4 傅里叶变换红外光谱分析
        4.3.5 色散型拉曼光谱分析
        4.3.6 X射线光电子能谱分析
    4.4 LMNG复合材料锂电池性能测试
        4.4.1 循环伏安测试结果与讨论
        4.4.2 LMNG材料组装半电池充放电性能测试
        4.4.3 LMNG、PM-LMNG、LMNO交流阻抗的测试结果与讨论
    4.5 小结
5 Ni、Co对LMG掺杂应用于锂离子电池
    5.1 引言
    5.2 实验部分
    5.3 材料表征结果与讨论
        5.3.1 X射线衍射分析讨论
        5.3.2 透射电镜分析
        5.3.3 LMNCG材料的热重-差热分析
        5.3.4 拉曼光谱分析
        5.3.5 X射线光电子能谱分析
    5.4 LMNCG复合材料锂电池性能测试
        5.4.1 循环伏安测试结果与讨论
        5.4.2 LMNCG材料充放电性能测试
        5.4.3 LMNCG交流阻抗的结果与讨论
    5.5 小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
个人简历
研究生期间发表以及完成学术论文和研究成果
致谢



本文编号：3823356