铁钴镍磷化物多孔材料的制备及储锂性能研究

发布时间：2024-02-16 04:20

　　近年来,作为新型高性能锂离子电池负极材料,过渡金属磷化物由于具有理论容量较高以及来源丰富的优点而受到广泛关注。但由于其在首次效率、循环寿命和倍率性能上的不足,限制了其开发应用。本论文工作针对以上问题,设计并制备了不同结构和组成的过渡金属铁钴镍磷化物材料,研究了材料的结构和组成以及应用于锂离子电池负极时的电化学性能。主要研究内容及结果如下:1.用Fe2Ni MIL-88作为前驱体,NaH2PO2作为磷源,经一步热处理制备了FexNi2-xP/P-C纳米棒。该方法在简化制备过渡金属磷化物流程、降低材料中的氧含量的同时,能获得过渡金属磷化物与碳的复合材料。该材料作为锂离子电池负极时,表现出优异的电化学储锂性能。主要归因于:(1)FexNi2-xP材料的多孔性及纳米化;(2)材料中含有丰富的碳,这不仅有助于于导电网络的形成,还可缓冲充放电过程中电极材料体积的变化,以延长锂离子电池的循环寿命。2.利用植酸在还原气氛下热解产生P的特性,将植酸与过渡金属离子的络合物作为前驱体合成过渡金属磷化物。在还原气氛下,前驱体中植酸原位分解产生的P与过渡金属离子反应生成过渡金属磷化物。该方法能充分利用磷源,减少...

【文章页数】：134 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１不同二次电池能量密度比较??

化学电源是一种非常重要的能源存储和转换装置，锂离子电池是目前使用最??为广泛的化学电源之一。和其它种类的电池相比，锂离子电池具有能量密度较高??的优点（图１．１），其己经被广泛的应用在消费类电子产品、各种手持电子设备和??新能源汽车等领域。此外，锂离子电池还有许多其他的优点，如循....

图１．２锂离子电池组成及反应机理??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｔｈｅ?ｃｈａｒｇｅ／ｄｉｓｃｈａｒｇｅ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｆｏｒ?ＬＩＢｓ??

其功能是防止电池的短路和断路。目前，商业化的锂离子电池中，多??用ＬｉＣｏ０２、ＬｉＦｅＰ〇４、ＬｉＭｍＣＵ以及Ｌｉ（ＮｉＣｏＭｎ）〇２作为正极，石墨、硅碳及氧??化钛等作为负极（图１．２），将ＬｉＰＦ６的脂类溶液作为电解液，聚丙烯作为隔膜。??充电是正极Ｌｉ＋脱出，负极Ｌｉ＋嵌....

图１．３锂离子电池负极材料的三种反应机制Ｍ??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｔｈｅ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ?ｆ?ｔｈｒｅｅ?ｋｉｎｄｓ?ｏｆ?ａｎｏｄｅ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ??

其功能是防止电池的短路和断路。目前，商业化的锂离子电池中，多??用ＬｉＣｏ０２、ＬｉＦｅＰ〇４、ＬｉＭｍＣＵ以及Ｌｉ（ＮｉＣｏＭｎ）〇２作为正极，石墨、硅碳及氧??化钛等作为负极（图１．２），将ＬｉＰＦ６的脂类溶液作为电解液，聚丙烯作为隔膜。??充电是正极Ｌｉ＋脱出，负极Ｌｉ＋嵌....

图１．４采用湿化学法制备ＣｏＰ和Ｃｏ２Ｐｌ１８丨??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ＣｏＰ?ａｎｄ?Ｃ０２Ｐ?ｂｙ?ｗｅｔ?ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ?ｍｅｔｈｏｄｓ??

Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ＣｏＰ?ａｎｄ?Ｃ０２Ｐ?ｂｙ?ｗｅｔ?ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ?ｍｅｔｈｏｄｓ??例如，Ｓｃｈａａｋ和同事分别在２９０°Ｃ和３３０°Ｃ下合成了形态相同的ＣｏＰ和Ｃ０２Ｐ??纳米粒子（图１．４）?ｔ％。但该方法需要使用高沸点有机物溶剂....

本文编号：3900808