锂离子电池负极材料ZnMn 2 O 4 的形貌调控及电化学性能研究
发布时间：2024-03-11 23:46
尖晶石型材料锰酸锌(ZnMn2O4),由于其在地球上储量丰富,环境友好,制备过程简单而且价格较低,使得其成为极具潜力的锂离子电池负极材料。它是一种转换机制和合金机制并存的过渡金属氧化物负极材料,具有很高的比容量(784 mAh g-1)。但是其自身仍存在着电子电子/离子导电率较低,锂离子脱嵌过程中体积变化较大和首次不可逆容量大等问题。这极大地制约了Zn Mn2O4在锂离子电池上的应用。因此通过合理改善制备方法,调控设计特殊形貌,以及进行各种表面修饰来提高ZnMn2O4的电化学性能是对其实际应用非常有意义的工作。首先,我们采用简单的燃烧法利用不同的热处理温度合成了粒径和分散程度不同的尖晶石型ZnMn2O4纳米颗粒,并研究了材料不同的颗粒尺寸对其电化学性能的影响。随后我们通过简单的碳酸盐反应物共沉淀的方法,制备了微米球形的前驱体材料,又通过后续不同的煅烧温度对最后产物ZnMn2
【文章页数】：167 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
内容提要
中文摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 锂离子电池
1.2.1 锂离子电池的发展
1.2.2 锂离子电池的组成及基本原理
1.3 锂离子电池负极材料
1.3.1 负极材料的要求
1.3.2 负极材料的种类
1.4 锂离子电池氧化物负极材料的改性手段
1.4.1 粒径控制
1.4.2 形貌控制
1.4.3 导电材料修饰
1.5 过渡金属复合氧化物负极材料锰酸锌
1.5.1 ZnMn2O4负极材料的结构
1.5.2 ZnMn2O4负极材料的研究进展
1.5.3 ZnMn2O4存在的问题
1.6 选题意义与研究内容
第2章 实验材料与测试方法
2.1 实验材料
2.2 材料的结构表征
2.2.1 X射线衍射分析(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 拉曼散射光谱(Raman)
2.2.5 X-射线光电子能谱(XPS)
2.2.6 比表面积测试(BET)
2.2.7 热重分析(TG)
2.2.8 元素分析(EA)
2.3 材料的电化学测试
2.3.1 电极片的制备
2.3.2 纽扣式电池的组装
2.3.3 电化学测试
第3章 燃烧法制备ZnMn2O4纳米颗粒
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 样品制备
3.2.2 材料表征与电化学测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 燃烧过程作用分析
3.3.2 ZnMn2O4材料的形貌
3.3.3 ZnMn2O4材料的电化学性能
3.4 本章小结
第4章 共沉淀法制备ZnMn2O4核壳微米球及其电化学性能探究
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 样品制备
4.2.2 材料的表征
4.3 结果与讨论
4.3.1 前驱体的结构与形貌
4.3.2 ZnMn2O4材料的结构与形貌
4.3.3 核壳微米球的形成机理分析
4.3.4 ZnMn2O4材料的电化学性能
4.3.5 反应机理分析
4.4 本章小结
第5章 ZnMn2O4的形貌调控及其对电化学性能的影响
5.1 前言
5.2 实验部分
5.2.1 样品制备
5.2.2 材料的表征
5.3 结果与讨论
5.3.1 不同形貌的形成机理
5.3.2 ZnMn2O4材料的结构与形貌
5.3.3 ZnMn2O4材料的电化学性能
5.3.4 材料的储锂机制
5.4 本章小结
第6章 石墨烯包覆ZnMn2O4空心微米球的制备及电化学性能研究
6.1 前言
6.2 实验部分
6.2.1 样品制备
6.2.2 样品的表征
6.3 结果与讨论
6.3.1 材料的制备机理
6.3.2 氧化石墨烯的结构与形貌
6.3.3 ZnMn2O4/RGO复合材料的结构和形貌分析
6.3.4 ZnMn2O4/RGO复合材料的电化学性能测试
6.4 本章小结
第7章 高容量CMK-3@ZnMn2O4锂离子电池复合材料的结构设计与研究
7.1 前言
7.2 实验部分
7.2.1 样品制备
7.2.2 样品的表征
7.3 结果与讨论
7.3.1 材料的结构与形貌
7.3.2 ZnMn2O4@CMK-3复合材料的电化学性质
7.4 本章小结
第8章 结论与展望
参考文献
作者简介及攻读博士学位期间所取得的学术成果..
致谢
本文编号：3926217
【文章页数】：167 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
内容提要
中文摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 锂离子电池
1.2.1 锂离子电池的发展
1.2.2 锂离子电池的组成及基本原理
1.3 锂离子电池负极材料
1.3.1 负极材料的要求
1.3.2 负极材料的种类
1.4 锂离子电池氧化物负极材料的改性手段
1.4.1 粒径控制
1.4.2 形貌控制
1.4.3 导电材料修饰
1.5 过渡金属复合氧化物负极材料锰酸锌
1.5.1 ZnMn2O4负极材料的结构
1.5.2 ZnMn2O4负极材料的研究进展
1.5.3 ZnMn2O4存在的问题
1.6 选题意义与研究内容
第2章 实验材料与测试方法
2.1 实验材料
2.2 材料的结构表征
2.2.1 X射线衍射分析(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 拉曼散射光谱(Raman)
2.2.5 X-射线光电子能谱(XPS)
2.2.6 比表面积测试(BET)
2.2.7 热重分析(TG)
2.2.8 元素分析(EA)
2.3 材料的电化学测试
2.3.1 电极片的制备
2.3.2 纽扣式电池的组装
2.3.3 电化学测试
第3章 燃烧法制备ZnMn2O4纳米颗粒
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 样品制备
3.2.2 材料表征与电化学测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 燃烧过程作用分析
3.3.2 ZnMn2O4材料的形貌
3.3.3 ZnMn2O4材料的电化学性能
3.4 本章小结
第4章 共沉淀法制备ZnMn2O4核壳微米球及其电化学性能探究
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 样品制备
4.2.2 材料的表征
4.3 结果与讨论
4.3.1 前驱体的结构与形貌
4.3.2 ZnMn2O4材料的结构与形貌
4.3.3 核壳微米球的形成机理分析
4.3.4 ZnMn2O4材料的电化学性能
4.3.5 反应机理分析
4.4 本章小结
第5章 ZnMn2O4的形貌调控及其对电化学性能的影响
5.1 前言
5.2 实验部分
5.2.1 样品制备
5.2.2 材料的表征
5.3 结果与讨论
5.3.1 不同形貌的形成机理
5.3.2 ZnMn2O4材料的结构与形貌
5.3.3 ZnMn2O4材料的电化学性能
5.3.4 材料的储锂机制
5.4 本章小结
第6章 石墨烯包覆ZnMn2O4空心微米球的制备及电化学性能研究
6.1 前言
6.2 实验部分
6.2.1 样品制备
6.2.2 样品的表征
6.3 结果与讨论
6.3.1 材料的制备机理
6.3.2 氧化石墨烯的结构与形貌
6.3.3 ZnMn2O4/RGO复合材料的结构和形貌分析
6.3.4 ZnMn2O4/RGO复合材料的电化学性能测试
6.4 本章小结
第7章 高容量CMK-3@ZnMn2O4锂离子电池复合材料的结构设计与研究
7.1 前言
7.2 实验部分
7.2.1 样品制备
7.2.2 样品的表征
7.3 结果与讨论
7.3.1 材料的结构与形貌
7.3.2 ZnMn2O4@CMK-3复合材料的电化学性质
7.4 本章小结
第8章 结论与展望
参考文献
作者简介及攻读博士学位期间所取得的学术成果..
致谢
本文编号：3926217
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