微纳米异质相Co-Mn-Sn氧化物/合金复合材料的设计合成及其储锂性能研究

发布时间：2020-12-28 23:15

　　可充电锂离子电池（LIBs）具有能量密度高、循环寿命长、动力性能好等优点,因此受到了广泛关注。过渡金属氧化物及其合金复合物具有高的理论容量,成本较低,对环境友好,结构多样性等优点成为有发展潜力的新一代LIBs负极材料。但其仍然受限于充放电过程中体积膨胀以及导电性差而未能产业化。为解决上述问题,本论文主要通过调控微纳米异质相Co-Mn-Sn氧化物或合金材料的设计合成,在此基础上,开展了这类材料在电化学性能的应用研究,具体研究内容如下:（1）通过牺牲模板法调控合成Sn-Mn异质相复合材料;在此基础上,通过添加氧化石墨烯分散液,合成出均匀的Sn-Mn/GO复合材料。随后氮气中煅烧,得到四种复合材料SnO₂/Mn₃O₄-B、SnO₂/Mn₃O₄-E、Mn₃O₄/SnO₂-700、Mn₂SnO₄/RGO,并展现出优异的储锂性能,其中,在0.2 A g

【文章来源】：江苏科技大学江苏省

【文章页数】：108 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

锂离子电池的工作原理示意图

LiCoO2是最早被研究同时也是研究的最长的正极材料。如图1.2所示为LiCoO2晶体结构示意图，可知LiCoO2为六方晶系(空间群为R-3m)，3a、3b、6c的位置分别由Li、Co、O所占据，充放电过程中Li+在层间迁移，与CoO6之间进

2(NCM111)这种具有相等的过渡金属含量的是首次开发的NCM材料，其晶体结构如图1.5所示。然而NCM111有着比较致命的缺点是其比容量(150 mAh g-1)不高，能量密度较低。随着科研人不断的开发，具有相对低的成本，高能量密度和高的热稳定性，且具有的比容量为160-170 mA h g-1的LiNi0.4Co0.4Mn0.2O2(NCM442)和LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(NCM523)正极材料相继研发出来[20, 21]。然而，这些上述材料也存在着缺点，其中包括相对较低的电子传导性，这限制了它们的速率能力和循环性能；同时结构稳定性较差，这可能导致电池电阻增加，电池容量衰减，甚至热失控。上述这些问题可能归因于Li+和Ni2+之间的混排，相对低的电导率，以及循环过程中层结构的不稳定性。这些都与物理化学性质如结构、形态、粒度分布、材料的表面积以及振实密度相关，而物理化学材料的性质可能在很大程度上受合成方法的影响。由于新能源汽车对里程的需求增加


本文编号：2944549