碳纳米管负载钴基化合物负极材料的制备及其电化学性能研究

发布时间：2024-07-07 19:32

　　目前,锂离子电池已经广泛应用在日常电子设备、新能源汽车和工业储能等领域,然而有限的锂资源和昂贵的锂价格严重制约着锂离子电池的大规模应用。由于钠和锂同属于碱金属元素,具有相似的物理化学性质,且钠资源储量丰富,故钠离子电池有望成为新一代储能和动力电池的理想选择。纵观锂离子电池商业化进程,钠离子电池商业化的关键在于开发综合性能优异的电极材料。钠离子电池负极材料当中,氧化钴和硫化钴等过渡金属氧化物和硫化物,由于其理论容量较高,所以具有潜在的应用价值。然而氧化钴和硫化钴存在导电性较差和电化学反应中体积膨胀等问题,这些问题降低了氧化钴和硫化钴的电化学性能,限制着它们作为钠离子电池负极材料的实际应用。为提高氧化钴和硫化钴的循环性能和倍率性能,本文将氧化钴和硫化钴与具有良好导电性和稳定结构的碳纳米管复合,制备了Co₃O₄/CNTs、Co₉S₈/CNTs纳米复合材料,并且用纯的Co₃O₄和Co₉S₈样品作为对比实验。采用XRD,R...

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 钠离子电池研究背景
    1.2 钠离子电池简介
    1.3 钠离子电池的原理与结构
        1.3.1 钠离子电池的原理
        1.3.2 钠离子电池的结构
    1.4 钠离子电池负极材料研究进展
        1.4.1 碳基材料
        1.4.2 合金类材料
        1.4.3 过渡金属氧化物与硫化物
    1.5 碳纳米管
        1.5.1 碳纳米管简介
        1.5.2 碳纳米管在储能方面的应用
    1.6 本文的意义及主要研究内容
第二章 实验材料及测试方法
    2.1 实验原料及仪器设备
        2.1.1 实验原料
        2.1.2 仪器设备
    2.2 材料结构表征与分析
        2.2.1 X-射线电子衍射(XRD)
        2.2.2 扫描电子显微镜(SEM)
        2.2.3 透射电子显微镜(TEM)
        2.2.4 拉曼光谱(Ramanspectroscopy)
        2.2.5 氮气吸附性能(BET)
        2.2.6 热重分析(TG)
    2.3 电化学性能测试
        2.3.1 负极材料极片的制备过程
        2.3.2 扣式电池的组装过程
        2.3.3 电池充放电性能测试
        2.3.4 循环伏安测试(CV)
        2.3.5 交流阻抗测试(EIS)
第三章 Co₃O₄/CNTs复合材料及其电化学性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
    3.3 结果分析讨论
        3.3.1 X-射线衍射分析
        3.3.2 拉曼光谱分析
        3.3.3 热重分析
        3.3.4 扫描电镜和透射电镜分析
    3.4 电化学性能分析
        3.4.1 循环伏安分析和充放电性能分析
        3.4.2 循环性能分析
        3.4.3 倍率性能分析
        3.4.4 交流阻抗分析
    3.5 本章小节
第四章 Co₉S₈/CNTs复合材料及其电化学性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 扫描电镜和透射电镜分析
        4.3.2 X-射线衍射分析
        4.3.3 拉曼光谱分析
        4.3.4 热重分析
        4.3.5 比表面积分析
    4.4 电化学性能分析
        4.4.1 循环伏安分析和充放电性能分析
        4.4.2 循环性能分析
        4.4.3 倍率性能分析
        4.4.4 交流阻抗分析
    4.5 本章小结
第五章 结语
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文



本文编号：4003668