过渡金属氧化物材料的合成及其在锂离子电池中的应用

发布时间：2019-07-14 10:28

【摘要】：为了满足这些日益增长的能源需求，同时避免全球资源耗竭和对环境的长期破坏，，寻求高性能、低成本以及环境友好的能源体系成为目前急需解决的问题。锂离子电池作为绿色环保高效的清洁能源，具有高能密度和很好的循环性能，因而也成为了能够替代传统化石燃料的比较可靠选择之一。石墨类材料是目前商业化的锂离子电池主要广泛使用的负极材料，但是石墨存在着理论容量低（仅仅372mAh g-1）且有安全性等问题，因此，寻找安全性好理论容量高，并且循环寿命更长的新型负极材料得到科学家们越来越多的关注，己成为了当前锂离子电池研究的焦点。而金属氧化物负极材料恰恰具备了这些优点，自然是替代石墨作为锂离子电池负极的理想材料。研究表明，通过纳米化、特殊形貌控制以及采用集流体生长等方法可以有效提氋材料的导电性，缓解材料在充放电过程中的体积膨胀，从而有效改善材料的电化学性能。本论文采用水热方法制备了金属氧化物材料，运用XRD、SEM、TEM、BET、TGA和XPS等现代分析测试技术对合成材料的结构和物理特性进行了系统研究，并探究了这些金属氧化物材料在锂离子电池中的应用。主要研究内容和结果如下：（1）论文第二章中介绍了利用简单的低温水热反应和进一步的退火制备了银耳状NiO多孔薄片特殊结构。把这种结构应用于锂离子电池，首次放电容量为1374mAh g-1，30次循环后仍可以保持830mAh g-1的可逆容量，显示了良好的循环性能。（2）论文第三章中介绍了介孔ZnCo2O4微米球材料的合成，结构及其锂电性能，SEM和TEM结果表明，该球状结构是由很多纳米颗粒二次堆叠而成的，纳米粒径约在10nm左右。锂电测试表明，该结构能缓解ZnCo2O4在循环过程中的体积效应，很好的维持结构的稳定性。（3）论文第四章中，我们采用一步水热法直接在泡沫镍基底上原位生长了ZnCo2O4纳米阵列材料。电化学测试结果表明，我们合成的这种材料具有较高的容量，良好的循环稳定性，并且在大电流密度下仍能保持高容量及高稳定性。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM912

【参考文献】