纳米金刚石/石墨烯复合材料的制备及电极应用
发布时间：2021-08-14 10:50
随着科学技术的发展,储能和应用是目前人类社会亟待解决的重要问题。锂离子电池,被认为是最有前途的能源存储和传输设备,可广泛应用于军事和民用电子类产品。锂离子电池（LIBS）作为一种重要的储能和传输介质,已经在商业领域得到了广泛的应用。电池组成材料的选择和特殊结构的设计是实现高性能器件的关键。具有高表面积、短扩散距离、高的电子和离子导电性,是作为锂离子电池电极材料必须考虑的重要因素。对商业化的锂离子电池,目前主导锂离子电池市场的负极材料是石墨类碳基材料,但是由于其嵌锂理论容量低（372 m Ah g-1）,研究人员致力于寻找替代石墨的高性能负极材料。无定形碳材料具有良好的循环稳定性、较高的比容量等优势,其在锂离子电池领域应用较广;单质硅（Si）具有较高的理论比容量（4200 m Ah g-1）,其被认为是最有前景的负极材料之一,但是在嵌锂/脱锂过程中,硅颗粒体积膨胀严重,造成硅电极粉化,导致容量剧烈衰减。科研人员引入Si-Si O2纳米线结构,有望解决这个问题。此外,研究发现,Sn O、Sn O2等锡基复合氧化物,以及Fe O、Co O、Mo O和Cu2O等过渡金属氧化物,比容量大于600...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 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 锂离子电池简介
1.2.1 锂离子电池发展史
1.2.2 锂离子电池的结构与工作原理
1.3 锂离子电池碳基负极材料
1.3.1 石墨类材料
1.3.2 碳纳米管材料
1.3.3 石墨烯材料
1.3.4 金刚石材料
1.4 锂离子电池非碳基负极材料
1.4.1 硅基材料
1.4.2 氧化物类负极材料
1.5 本文的研究目的和内容
第2章 实验部分
2.1 实验药品及仪器
2.1.1 实验药品
2.1.2 实验仪器
2.2 物理性质表征
2.2.1 X射线分析
2.2.2 扫描电子显微镜
2.2.3 透射电子显微镜
2.2.4 比表面积和孔径分布
2.2.5 红外光谱分析
2.2.6 拉曼光谱分析
2.3 电极的制备及电池的组装
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 交流阻抗测试
第3章 纳米金刚石/石墨烯复合材料的制备
3.1 引言
3.2 纳米金刚石/石墨烯复合材料的制备及表征
3.2.1 实验装置
3.2.2 纳米金刚石/石墨烯复合材料的制备
3.3 纳米金刚石/石墨烯复合材料的表征
3.3.1 扫描电镜和透射电镜结果分析
3.3.2 拉曼光谱分析与X射线衍射分析
3.3.3 比表面积分析
3.3.4 红外光谱分析
3.4 本章小结
第4章 纳米金刚石/石墨烯电极材料的电化学性能研究
4.1 引言
4.2 电池性能测试分析
4.2.1 电池组装及测试条件、方法
4.2.2 恒倍率测试分析
4.2.3 变倍率测试分析
4.2.4 循环伏安测试分析
4.2.5 充放电测试分析
4.2.6 交流阻抗测试分析
4.2.7 GNSs与DND/GNSs电极锂离子充放电机制分析
4.2.8 表面吸附理论计算分析
4.2.9 不同纳米金刚石掺杂量的DND/GNSs电极锂电池性能研究
4.3 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的科研成果
作者简介
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于非锂金属负极的锂离子全电池[J]. 明海,明军,邱景义,余仲宝,李萌,郑军伟. 化学进展. 2016(Z2)
[2]石墨烯材料及其潜在应用[J]. 陈亚莉. 国际航空. 2015 (07)
[3]表面官能团化增强碳纳米笼超级电容器性能[J]. 夏婧竹,王立伟,胡仁之,赵进,赖红伟,杨立军,王喜章,胡征. 无机化学学报. 2014(09)
[4]碳纳米管及其复合材料在锂离子电池负极材料中的研究进展[J]. 施连伟,赵灵智,李昌明. 材料导报. 2013(S2)
[5]金属-有机框架材料孔结构的初步理论评估[J]. 俱战锋,袁大强. 无机化学学报. 2013(08)
[6]石墨烯在锂离子电池中应用的研究进展[J]. 朱碧玉,倪江锋,王海波,高立军. 电源技术. 2013(05)
[7]锂离子电池负极材料的研究进展[J]. 武明昊,陈剑,王崇,衣宝廉. 电池. 2011(04)
[8]用于锂离子电池的石墨烯材料——储能特性及前景展望[J]. 智林杰,方岩,康飞宇. 新型炭材料. 2011(01)
[9]锂离子电池的电化学阻抗谱分析[J]. 庄全超,徐守冬,邱祥云,崔永丽,方亮,孙世刚. 化学进展. 2010(06)
[10]山东蒙阴金刚石的红外光谱特征及其分类[J]. 林宇菲,祖恩东,肖潇. 广西轻工业. 2009(11)
硕士论文
[1]Li在石墨烯、BCx及CxN表面吸附和迁移的第一性原理研究[D]. 李沛艾.内蒙古科技大学 2015
[2]纳米金刚石的结构性质及应用研究[D]. 王志成.南京理工大学 2004
本文编号：3342332
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 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 锂离子电池简介
1.2.1 锂离子电池发展史
1.2.2 锂离子电池的结构与工作原理
1.3 锂离子电池碳基负极材料
1.3.1 石墨类材料
1.3.2 碳纳米管材料
1.3.3 石墨烯材料
1.3.4 金刚石材料
1.4 锂离子电池非碳基负极材料
1.4.1 硅基材料
1.4.2 氧化物类负极材料
1.5 本文的研究目的和内容
第2章 实验部分
2.1 实验药品及仪器
2.1.1 实验药品
2.1.2 实验仪器
2.2 物理性质表征
2.2.1 X射线分析
2.2.2 扫描电子显微镜
2.2.3 透射电子显微镜
2.2.4 比表面积和孔径分布
2.2.5 红外光谱分析
2.2.6 拉曼光谱分析
2.3 电极的制备及电池的组装
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 交流阻抗测试
第3章 纳米金刚石/石墨烯复合材料的制备
3.1 引言
3.2 纳米金刚石/石墨烯复合材料的制备及表征
3.2.1 实验装置
3.2.2 纳米金刚石/石墨烯复合材料的制备
3.3 纳米金刚石/石墨烯复合材料的表征
3.3.1 扫描电镜和透射电镜结果分析
3.3.2 拉曼光谱分析与X射线衍射分析
3.3.3 比表面积分析
3.3.4 红外光谱分析
3.4 本章小结
第4章 纳米金刚石/石墨烯电极材料的电化学性能研究
4.1 引言
4.2 电池性能测试分析
4.2.1 电池组装及测试条件、方法
4.2.2 恒倍率测试分析
4.2.3 变倍率测试分析
4.2.4 循环伏安测试分析
4.2.5 充放电测试分析
4.2.6 交流阻抗测试分析
4.2.7 GNSs与DND/GNSs电极锂离子充放电机制分析
4.2.8 表面吸附理论计算分析
4.2.9 不同纳米金刚石掺杂量的DND/GNSs电极锂电池性能研究
4.3 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的科研成果
作者简介
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于非锂金属负极的锂离子全电池[J]. 明海,明军,邱景义,余仲宝,李萌,郑军伟. 化学进展. 2016(Z2)
[2]石墨烯材料及其潜在应用[J]. 陈亚莉. 国际航空. 2015 (07)
[3]表面官能团化增强碳纳米笼超级电容器性能[J]. 夏婧竹,王立伟,胡仁之,赵进,赖红伟,杨立军,王喜章,胡征. 无机化学学报. 2014(09)
[4]碳纳米管及其复合材料在锂离子电池负极材料中的研究进展[J]. 施连伟,赵灵智,李昌明. 材料导报. 2013(S2)
[5]金属-有机框架材料孔结构的初步理论评估[J]. 俱战锋,袁大强. 无机化学学报. 2013(08)
[6]石墨烯在锂离子电池中应用的研究进展[J]. 朱碧玉,倪江锋,王海波,高立军. 电源技术. 2013(05)
[7]锂离子电池负极材料的研究进展[J]. 武明昊,陈剑,王崇,衣宝廉. 电池. 2011(04)
[8]用于锂离子电池的石墨烯材料——储能特性及前景展望[J]. 智林杰,方岩,康飞宇. 新型炭材料. 2011(01)
[9]锂离子电池的电化学阻抗谱分析[J]. 庄全超,徐守冬,邱祥云,崔永丽,方亮,孙世刚. 化学进展. 2010(06)
[10]山东蒙阴金刚石的红外光谱特征及其分类[J]. 林宇菲,祖恩东,肖潇. 广西轻工业. 2009(11)
硕士论文
[1]Li在石墨烯、BCx及CxN表面吸附和迁移的第一性原理研究[D]. 李沛艾.内蒙古科技大学 2015
[2]纳米金刚石的结构性质及应用研究[D]. 王志成.南京理工大学 2004
本文编号：3342332
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