过渡金属氧化物/碳纳米复合材料的制备有其在锂离子电池中的应用
发布时间：2022-12-10 17:00
近年来,可充电的锂离子电池作为优异的二次绿色能源得到了广泛的研究和应用。随着便携式电子设备的发展,传统的石墨负极已经无法满足锂离子电池的市场需求,而负极材料对锂离子电池的性能有着较大的影响。因此,探索新型的高容量和高循环稳定性的负极材料成为了研究者们重要的研究方向。过渡金属氧化物由于具有比石墨高2-4倍的容量和环境友好等优点而受到广泛的关注,但是由于它们存在导电性差和体积膨胀等严重问题也受到了一定限制。将过渡金属氧化物设计成纳米结构单元或者将其与碳纳米材料构成复合材料成为了有效的解决途径,目前面临的困难是进一步寻求较好的负极材料和适宜的合成方法,从而降低工艺制备的成本和难度以实现其大规模应用。此外,设计和开发兼具柔性、轻便性和安全性于一体的电极材料也成为了下一代锂离子电池的发展趋势。本论文主要通过制备多孔的过渡金属氧化物和碳纳米复合材料并用于锂离子电池负极。具体的研究内容主要包括以下三个工作:1.采用廉价的丝瓜络碳材料（LSC）为基底,通过水浴合成和煅烧法将花状CoO均一地生长在多孔LSC的表面和孔洞中而得到CoO/LSC纳米复合材料。该制备方法简单、成本低廉、易于大规模合成。在电池的...
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 锂离子电池
1.1.1 锂离子电池发展史
1.1.2 锂离子电池工作原理
1.1.3 锂离子电池结构组成及作用
1.2 锂离子电池正极材料
1.3 锂离子电池负极材料
1.3.1 负极材料的要求及种类
1.3.2 锂离子电池负极材料嵌锂机理
1.4 锂离子电池负极材料的研究及应用
1.4.1 碳基材料
1.4.2 硅基材料
1.4.3 金属氧化物基材料
1.5 本论文的选题意义
第二章 实验仪器及电池组装
2.1 实验仪器与药品
2.1.1 实验仪器
2.1.2 试验药品
2.2 锂离子电池电极材料的制备及其装配
2.2.1 电极材料的制备过程
2.2.2 电池组装
2.3 材料表征所用仪器
2.3.1 扫描电子显微镜(SEM)
2.3.2 透射电子显微镜(TEM)
2.3.3 X射线粉末衍射(XRD)
2.3.4 氮气吸附脱附
2.3.5 X射线光电子能谱分析(XPS)
2.3.6 差热一热重分析(DSC-TGA)
2.3.7 傅立叶红外光谱测试(FT-IR)
2.3.8 恒流充放电测试
2.3.9 循环伏安测试
2.3.10 交流阻抗测试(EIS)
第三章 基于花状CoO/多孔碳复合材料用于锂离子电池负极
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 制备CoO/LSC复合材料所用药品
3.2.2 CoO/LSC复合材料的制备
3.3 结果与讨论
3.4 本章小结
第四章 排列在三维石墨烯泡沫上的多孔八面体Fe_2O_3/Fe_3O_4@C及其用于锂离子电池负极材料
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 合成Fe_2O_3/Fe_3O_4@C/G纳米复合材料所需药品
4.2.2 制备Fe_2O_3/Fe_3O_4@C/G纳米复合材料的实验步骤
4.3 结果与讨论
4.4 本章小结
第五章 垂直生长在氮掺杂碳泡沫上的多孔四氧化三钴纳米棒作为柔性无粘结剂电极用于锂离子电池
5.1 前言
5.2 实验部分
5.2.1 制备柔性自支撑NCF/Co_3O_4复合材料所用药品
5.2.2 柔性自支撑NCF/Co_3O_4复合材料制备的实验步骤
5.3 结果与讨论
5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]富锂锰基正极材料的研究进展[J]. 薛兵,王庆莉. 电源技术. 2019(02)
[2]石墨烯材料在锂离子电池中的应用与前景[J]. 柴源. 当代化工研究. 2019(02)
[3]新型柔性储能器件:柔性锂离子电池[J]. 孙磊. 化学教育(中英文). 2019(04)
[4]三元材料制备技术研究进展[J]. 王庆莉,丁楚雄,薛兵. 电源技术. 2019(01)
[5]几种锂电池正极材料的发展与比较[J]. 堵莎莎,袁金丽,张亚,孙永明,曹恒喜. 当代化工研究. 2018(11)
[6]浅析新能源汽车动力电池应用现状与发展趋势[J]. 龙曦,朱禹. 山东工业技术. 2017(20)
博士论文
[1]高比能铅酸电池关键材料与技术研究[D]. 张淑凯.北京科技大学 2019
[2]硅基和氧化铁基复合物负极材料的制备、电化学性能及其机理[D]. 杨亚雄.浙江大学 2018
本文编号：3717155
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 锂离子电池
1.1.1 锂离子电池发展史
1.1.2 锂离子电池工作原理
1.1.3 锂离子电池结构组成及作用
1.2 锂离子电池正极材料
1.3 锂离子电池负极材料
1.3.1 负极材料的要求及种类
1.3.2 锂离子电池负极材料嵌锂机理
1.4 锂离子电池负极材料的研究及应用
1.4.1 碳基材料
1.4.2 硅基材料
1.4.3 金属氧化物基材料
1.5 本论文的选题意义
第二章 实验仪器及电池组装
2.1 实验仪器与药品
2.1.1 实验仪器
2.1.2 试验药品
2.2 锂离子电池电极材料的制备及其装配
2.2.1 电极材料的制备过程
2.2.2 电池组装
2.3 材料表征所用仪器
2.3.1 扫描电子显微镜(SEM)
2.3.2 透射电子显微镜(TEM)
2.3.3 X射线粉末衍射(XRD)
2.3.4 氮气吸附脱附
2.3.5 X射线光电子能谱分析(XPS)
2.3.6 差热一热重分析(DSC-TGA)
2.3.7 傅立叶红外光谱测试(FT-IR)
2.3.8 恒流充放电测试
2.3.9 循环伏安测试
2.3.10 交流阻抗测试(EIS)
第三章 基于花状CoO/多孔碳复合材料用于锂离子电池负极
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 制备CoO/LSC复合材料所用药品
3.2.2 CoO/LSC复合材料的制备
3.3 结果与讨论
3.4 本章小结
第四章 排列在三维石墨烯泡沫上的多孔八面体Fe_2O_3/Fe_3O_4@C及其用于锂离子电池负极材料
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 合成Fe_2O_3/Fe_3O_4@C/G纳米复合材料所需药品
4.2.2 制备Fe_2O_3/Fe_3O_4@C/G纳米复合材料的实验步骤
4.3 结果与讨论
4.4 本章小结
第五章 垂直生长在氮掺杂碳泡沫上的多孔四氧化三钴纳米棒作为柔性无粘结剂电极用于锂离子电池
5.1 前言
5.2 实验部分
5.2.1 制备柔性自支撑NCF/Co_3O_4复合材料所用药品
5.2.2 柔性自支撑NCF/Co_3O_4复合材料制备的实验步骤
5.3 结果与讨论
5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]富锂锰基正极材料的研究进展[J]. 薛兵,王庆莉. 电源技术. 2019(02)
[2]石墨烯材料在锂离子电池中的应用与前景[J]. 柴源. 当代化工研究. 2019(02)
[3]新型柔性储能器件:柔性锂离子电池[J]. 孙磊. 化学教育(中英文). 2019(04)
[4]三元材料制备技术研究进展[J]. 王庆莉,丁楚雄,薛兵. 电源技术. 2019(01)
[5]几种锂电池正极材料的发展与比较[J]. 堵莎莎,袁金丽,张亚,孙永明,曹恒喜. 当代化工研究. 2018(11)
[6]浅析新能源汽车动力电池应用现状与发展趋势[J]. 龙曦,朱禹. 山东工业技术. 2017(20)
博士论文
[1]高比能铅酸电池关键材料与技术研究[D]. 张淑凯.北京科技大学 2019
[2]硅基和氧化铁基复合物负极材料的制备、电化学性能及其机理[D]. 杨亚雄.浙江大学 2018
本文编号：3717155
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