金属有机骨架材料的制备及其在锂离子电池中的应用

发布时间：2017-11-23 03:21

  本文关键词：金属有机骨架材料的制备及其在锂离子电池中的应用

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【摘要】：近年来,金属有机骨架材料作为新型锂离子电池的电极材料受到了越来越多的关注,然而该类材料的具体空间结构及制备条件与电化学性能的关系有待于更进一步的研究。本论文分别制备了基于1,4-苯二甲酸、2,6-萘二甲酸及吡啶二甲酸三类有机配体的三大系列五种MOFs电极材料,并系统研究了各类材料的制备方法、电化学性能以及结构与性能的关系,具体工作如下:(1)采用回流法和溶剂热法制备了Co2(OH)2BDC电极材料,并探讨了溶剂热法制备Co2(OH)2BDC电极材料时,溶剂组成对样品电化学性能的影响。通过FTIR、XRD、SEM等测试方法对所制备样品进行了结构表征,并通过恒电流充放电仪和循环伏安曲线测定了其电化学性能。实验结果显示,相比于回流法制备的样品,溶剂热法制备的样品纯度和结晶度更高,作为锂离子电池电极材料,以电流密度为50 mA g-1在0.02-3 V电压范围内充放电时,循环100次后比容量仍保持在650 mAh g-1。当溶剂组成为DMF∶无水乙醇∶去离子水=1∶1∶1时,制备的Co2(OH)2BDC样品具有更高的比容量和更好的循环性能。(2)为了研究芳环共轭体系的拓展对电极材料性能的影响,选取稠环芳香二甲酸2,6-萘二甲酸为配体,采用溶剂热和溶液法分别制备了2,6-萘二甲酸锂。实验结果表明,溶剂热法和回流法制备的材料具有相同的化学成分和一致的空间结构,但溶剂热制备的材料平均粒径(50μm)明显大于回流法所得材料(3μm);在相同的充放电测试条件下,溶液法制备的材料的比容量和循环稳定性更好。(3)选取吡啶二甲酸的三个同系物与氢氧化锂反应,制备了相应的有机锂盐。初步研究了三种样品的充放电性能。结果表明,2,5-吡啶羧酸锂循环60次后,充放电比容量分别为195.0 mAh g-1和201.2 mAh g-1。相比于3,4-吡啶羧酸锂和3,5-吡啶羧酸锂,比容量更高且电化学循环性能较好,原因归结为对位二甲酸盐在充电嵌锂过程中形成稳定的共轭结构,有利于电子的传输。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM912

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本文编号：1217029