金属氧化物-碳纤维网络结构的制备和储锂性能研究

发布时间：2017-09-10 19:06

  本文关键词：金属氧化物-碳纤维网络结构的制备和储锂性能研究

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【摘要】：近二十年来,锂离子电池因为具有高能量密度、高比容量和质量轻等优点而收到科学工作者极大关注。随着锂电池在手机、平板、笔记本等小型电子产品中的广泛应用,其仍然难以满足人们对大功率密度、高能量密度、长循环寿命锂离子电池的需求,它将是未来十年依持续研究热潮。作为可循环充放电的主体,电极材料是锂离子电池满足迫切需要的关键。而本论文的研究内容集中于锂离子电池负极：碳基负极材料,钴基复合材料和锡基复合材料三种类型的纳米材料。首先,详细讲述了锂离子电池的工作原理以及柱形电池结构组成。碳基负极材料的现状与不足,包括四种碳材料：石墨化碳、无定形碳、纳米碳和石墨烯。钴基负极材料的制备方法,结构形貌、碳修饰氧化钴的改性方案。此外,介绍了锡基负极材料的改性方法,包括纳米化氧化锡颗粒,中空结构的氧化锡,炭包覆氧化锡,碳纤维修饰氧化锡和石墨烯修饰氧化锡。其次,介绍了氧化钴、碳纤维和石墨烯的结构、储锂机理、合成和改性方法的研究现状。石墨烯不但可以调节纳米颗粒的尺寸和增加电极的导电性,而且可影响锂电性能。最后,我们通过亚锡离子还原氧化石墨烯、静电纺丝法和后续热处理获得的超细Sn02纳米颗粒、石墨烯和碳纤维组成的柔性纤维毡。所制备的直径约4 nmSnOx纳米粒子(包括氧化锡和氧化亚锡)被嵌入在由碳纤维和石墨烯组成的基体中,这可以缓解金属氧化物在锂离子嵌入／脱出的过程中产生的体积膨胀和收缩,与此同时阻挡了金属氧化物纳米颗粒的团聚。石墨烯和碳纤维的加入优化电子转移通道,提升了电子电导率,提高了锂电性能。
【关键词】：静电纺丝 锂电池负极 金属氧化物 碳纤维 石墨烯
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1;TM912
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-29
• 1.1 锂离子电池工作原理11-13
• 1.2 碳基负极材料的现状及不足13-18
• 1.2.1 石墨化碳15-16
• 1.2.2 无定形碳16
• 1.2.3 纳米碳16-17
• 1.2.4 石墨烯17-18
• 1.3 钴基负极材料18-22
• 1.3.1 静电纺丝法18-19
• 1.3.2 纳米氧化钴19-20
• 1.3.3 碳纤维修饰氧化钴20-21
• 1.3.4 石墨烯修饰氧化钴21-22
• 1.4 锡基负极材料22-27
• 1.4.1 纳米氧化锡颗粒23-24
• 1.4.2 中空结构的氧化锡24-25
• 1.4.3 炭包覆氧化锡25-26
• 1.4.4 碳纤维修饰氧化锡26
• 1.4.5 石墨烯修饰氧化锡26-27
• 1.5 本文研究思路及工作内容27-29
• 第2章 柔性氧化钴-石墨烯-碳纳米纤维毡作为锂电池无粘结剂负极材料29-42
• 2.1 引言29-30
• 2.2 样品合成及表征30-31
• 2.2.1 样品合成30
• 2.2.2 样品表征30-31
• 2.2.3 电化学性能测试31
• 2.3 结果与讨论31-40
• 2.3.1 合成和表征CoGCF柔性纤维毡31-36
• 2.3.2 CoGCF柔性纤维毡电化学性能36-40
• 2.4 本章小结40-42
• 第3章 氧化石墨烯室温下还原锡离子制备氧化锡-多孔纳米纤维柔性毡42-59
• 3.1 引言42-43
• 3.2 样品合成及表征43-44
• 3.2.1 样品合成43-44
• 3.2.2 样品表征44
• 3.2.3 电化学性能测试44
• 3.3 结果与讨论44-58
• 3.3.1 氧化锡-石墨烯合成机理44-46
• 3.3.2 合成和表征SGCF柔性纤维毡46-58
• 3.4 本章小结58-59
• 第4章 总结与展望59-61
• 4.1 总结59-60
• 4.2 展望60-61
• 参考文献61-72
• 致谢72-73
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文和参与的项目73-74

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本文编号：826063