生物质稻壳碳与氧化锌复合材料的制备及其储锂性能研究
发布时间：2023-12-04 17:36
电动汽车和便携式电子设备对可持续储能系统的需求不断增长,促进了高功率、长寿命和绿色可充电锂离子电池的快速发展。然而,商用锂离子电池(LIB)的石墨负极的理论容量仅为372 mAh g-1,这严重限制了高性能LIB的发展。近些年,氧化锌已成为LIB负极材料的研究热点,这得益于其多样化的优势,例如较高的锂存储特性(理论比容量978 mAh g-1)、锂离子扩散系数和自然存储量,且成本低、环境污染小。此外,由于其晶体学的特殊性,ZnO可以很容易地设计成多种形态的纳米结构。然而,差的电导率、低的离子迁移动力学以及循环过程中ZnO的巨大体积变化使电极的循环性不稳定且倍率性能较差。另外重复的锂插层萃取过程引起的ZnO的体积膨胀和收缩还可能导致固体电解质中间相(SEI)不断变形和断裂以及电极结构退化,阻止锂的运输并失去良好的电接触,从而使得库仑效率低,容量衰减严重。为了解决这些问题,用高导电性碳材料与ZnO复合将是一种有效的方法,因为碳不仅可以有效地改善电子导电性并加速电化学反应动力学,而且还可以抑制体积膨胀。此外,与普通碳材料相比,生物质材料可以减轻环境...
【文章页数】：93 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 锂离子电池概述
1.2.1 锂离子电池发展历程
1.2.2 锂离子电池的结构及其工作原理
1.3 锂离子电池负极材料研究现状
1.3.1 碳基类材料
1.3.2 硅基类材料
1.3.3 锡基类材料
1.3.4 过渡金属氧化物负极材料
1.4 ZnO负极材料概述
1.4.1 ZnO负极材料工作原理
1.4.2 ZnO材料的制备工艺
1.4.3 ZnO负极材料的缺陷以及改性研究
1.5 本文的研究目的和内容
第2章 实验部分
2.1 实验原料及仪器
2.1.1 实验原料
2.1.2 实验仪器
2.2 结构和形貌表征
2.2.1 X射线衍射分析
2.2.2 拉曼光谱分析
2.2.3 扫描电子显微镜
2.2.4 透射电子显微镜
2.2.5 比表面积和孔径分布
2.2.6 热重分析
2.3 扣式电池的组装及其电极的制备
2.3.1 电极的制备
2.3.2 电池的组装
2.4 电化学性能测试
2.4.1 充放电测试
2.4.2 循环伏安测试
2.4.3 阻抗图谱测试
第3章 空心稻壳碳和花状ZnO复合材料的制备及电化学性能研究
3.1 引言
3.2 空心稻壳碳与花状ZnO复合材料的制备及合成机理
3.2.1 花状ZnO的合成机理
3.2.2 复合材料的制备
3.3 ZnO/RHC水热碳化最佳时间的确定
3.3.1 X射线衍射与拉曼光谱分析
3.3.2 扫描电子显微镜和透射电子显微镜分析
3.3.3 电化学循环测试
3.3.4 小结
3.4 复合材料组成部分ZnO水热时间的确定
3.4.1 X射线衍射与拉曼光谱分析
3.4.2 扫描电子显微镜和透射电子显微镜分析
3.4.3 电化学性能测试
3.4.4 热重分析
3.4.5 小结
3.5 ZnO/RHC和 ZnO的性能对比
3.5.1 X射线衍射与拉曼光谱分析
3.5.2 扫描电子显微镜分析
3.5.3 透射电子显微镜分析
3.5.4 电化学性能分析
3.6 本章小结
第4章 空心稻壳碳与多孔ZnO复合材料的制备及电化学性能研究
4.1 引言
4.2 空心稻壳碳与多孔ZnO复合材料的制备
4.3 制备ZnO的最佳原材料的选取
4.3.1 X射线衍射与拉曼光谱分析
4.3.2 扫描电子显微镜与透射电子显微镜分析
4.3.3 电化学性能分析
4.3.4 比表面积和孔径分布
4.3.5 小结
4.4 水热碳化复合时间对复合材料的影响
4.4.1 X射线衍射与拉曼光谱分析
4.4.2 扫描电子显微镜与透射电子显微镜分析
4.4.3 电化学性能分析
4.5 ZnO-RHC和 ZnO性能对比
4.5.1 X射线衍射与拉曼光谱分析
4.5.2 扫描电子显微镜和透射电子显微镜分析
4.5.3 电化学性能分析
4.5.4 比表面积和孔径分布
4.5.5 热重分析
4.6 本章小结
第5章 结论
参考文献
攻读硕士学位期间取得的科研成果
致谢
本文编号：3870393
【文章页数】：93 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 锂离子电池概述
1.2.1 锂离子电池发展历程
1.2.2 锂离子电池的结构及其工作原理
1.3 锂离子电池负极材料研究现状
1.3.1 碳基类材料
1.3.2 硅基类材料
1.3.3 锡基类材料
1.3.4 过渡金属氧化物负极材料
1.4 ZnO负极材料概述
1.4.1 ZnO负极材料工作原理
1.4.2 ZnO材料的制备工艺
1.4.3 ZnO负极材料的缺陷以及改性研究
1.5 本文的研究目的和内容
第2章 实验部分
2.1 实验原料及仪器
2.1.1 实验原料
2.1.2 实验仪器
2.2 结构和形貌表征
2.2.1 X射线衍射分析
2.2.2 拉曼光谱分析
2.2.3 扫描电子显微镜
2.2.4 透射电子显微镜
2.2.5 比表面积和孔径分布
2.2.6 热重分析
2.3 扣式电池的组装及其电极的制备
2.3.1 电极的制备
2.3.2 电池的组装
2.4 电化学性能测试
2.4.1 充放电测试
2.4.2 循环伏安测试
2.4.3 阻抗图谱测试
第3章 空心稻壳碳和花状ZnO复合材料的制备及电化学性能研究
3.1 引言
3.2 空心稻壳碳与花状ZnO复合材料的制备及合成机理
3.2.1 花状ZnO的合成机理
3.2.2 复合材料的制备
3.3 ZnO/RHC水热碳化最佳时间的确定
3.3.1 X射线衍射与拉曼光谱分析
3.3.2 扫描电子显微镜和透射电子显微镜分析
3.3.3 电化学循环测试
3.3.4 小结
3.4 复合材料组成部分ZnO水热时间的确定
3.4.1 X射线衍射与拉曼光谱分析
3.4.2 扫描电子显微镜和透射电子显微镜分析
3.4.3 电化学性能测试
3.4.4 热重分析
3.4.5 小结
3.5 ZnO/RHC和 ZnO的性能对比
3.5.1 X射线衍射与拉曼光谱分析
3.5.2 扫描电子显微镜分析
3.5.3 透射电子显微镜分析
3.5.4 电化学性能分析
3.6 本章小结
第4章 空心稻壳碳与多孔ZnO复合材料的制备及电化学性能研究
4.1 引言
4.2 空心稻壳碳与多孔ZnO复合材料的制备
4.3 制备ZnO的最佳原材料的选取
4.3.1 X射线衍射与拉曼光谱分析
4.3.2 扫描电子显微镜与透射电子显微镜分析
4.3.3 电化学性能分析
4.3.4 比表面积和孔径分布
4.3.5 小结
4.4 水热碳化复合时间对复合材料的影响
4.4.1 X射线衍射与拉曼光谱分析
4.4.2 扫描电子显微镜与透射电子显微镜分析
4.4.3 电化学性能分析
4.5 ZnO-RHC和 ZnO性能对比
4.5.1 X射线衍射与拉曼光谱分析
4.5.2 扫描电子显微镜和透射电子显微镜分析
4.5.3 电化学性能分析
4.5.4 比表面积和孔径分布
4.5.5 热重分析
4.6 本章小结
第5章 结论
参考文献
攻读硕士学位期间取得的科研成果
致谢
本文编号：3870393
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