金属氧化物/石墨烯纳米复合材料的微波法制备及在锂离子电池负极材料上的应用

发布时间：2021-01-14 20:40

　　在过去几十年,过渡金属氧化物由于具有高的理论容量（500-1000 mA h/g）广泛应用于锂离子电池负极材料。但由于过渡金属氧化物导电性能差,在充放电过程中生成的Li2O进一步恶化了材料的导电性,以及首次不可逆容量损失大；锂离子在嵌入/脱嵌出过程中使得电极材料体积膨胀大,导致电极材料粉末化与集流体失去接触等原因,限制了它们的应用。因此,为了解决这些问题,本文主要对铜氧化物、钴氧化物与石墨烯复合材料的电池性能进行改善研究。主要内容如下：（1）先经过预氧化和再氧化制备氧化石墨；再经过热处理得到石墨烯（GNS）；然后以Cu（NO3）2·3H2O, NaOH, NH3·H2O和石墨烯为原料,经微波反应10 min得到CuO/GNS复合材料。实验结果表明：中间宽为40 nm,长为100-140 nm的片状CuO均匀的负载在石墨烯上。将制备好的复合材料组装成锂离子半电池,比容量保持在600 mAh/g（在100 mA/g下循环50圈后）；在不同的电流密度（100,200,400,800 mA/g）下进行充放电后,当电流密度恢复到100 mA/g时,比容量恢复到600 mAh/g,优于单纯CuO的... 

【文章来源】：浙江师范大学浙江省

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

介孔碳的TEM图(垂直方向)(a);100mA/g电流密

的纳米复合材料是裡离子电池负极材料研究的热点之一，例如：介孔Ｃ〇３〇４、多??孔Ｃ〇３化纳米片、Ｃ〇３化纳米线阵列、针状的Ｃ〇３〇４纳米管、多壁ＣＮＴ／Ｃ０３０４??复合物、Ｃ０３Ｏ４纳米棒。Ｌｉ等人利用无模板法制备Ｃ〇３〇４纳米线阵列（如图１．６），??１０??

和ＭｎＦｅ２〇４）。如今，用微波水热法合成了大量各种各样的单金属和双金属纳米??粒子结构（部分如图?１．６），例化Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ａｕ／Ｐｄ、Ａｕ／Ａｇ、Ａｕ／Ｐｔ；??＾＾及二元和Ｈ元氧化物（部分如图１．８），例如：Ｚｎ０，Ｃｕ０，Ｐｄ０，Ｎ屯０３，Ｃｅ０２，Ｇｄ－??渗杂?Ｃｅ〇２，１化〇３，化〇３，?Ｓｎ〇２，?Ｈ份２，?ＢｉＶ〇４，?ＺｎＡｌ２〇４，鹤酸盐，ＢｂＭｏＯｅ，ＫＮｂＯ］，??ＢａＴｉＯｓ。ＣａＴｉ〇３，?ａｎｄ?ＢａＺｒ〇３。??二元金属氧化物，如：Ｆｃ２化、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｃ〇３〇４、ＺｎＯ等是一系列重要的??过渡金属氧化物，它们在电学、催化、磁学、传感等领域有着广泛的应用。??巧９８年Ｌｉ和Ｗｅｉ心描述了微波诱导不同铁盐水解生成ａ?－Ｆ６２０３纳米粒子。他??们发现ＰＨ值对粒子大小和形状起决定性作用；高铁离子浓度加快成核过程，并??且添加磯酸粒子产生楠圆纳米粒子。Ｈｕ和化也系统研究了反应条件对ａ?－Ｆｅ２〇３??纳米形态的影响。Ｑｉｕ等人【２６］利用微波辅助水热法合成纳米级的ａ－Ｆｃ２化（图??１．９）。Ｓｏｎｇ等人［２７佣微波辅助法合成了多晶的ＮｉＯ纳米棒（图１．１０ａ），Ｌｕ等人??Ｐｓｉ用微波法合成梭形和长方形的ＣｕＯ?（图Ｕ化和Ｃ），?Ｈｕ等人Ｐｓｉ用微波辅助法??合成单晶的ＺｎＯ棒（图１．?ｌＯｄ）。??圓驟醒Ｓ歸??图１．７各种金属粒子的ＴＥＭ图：（ａ）不同形貌的Ａｕ纳米粒子；（ｂ）Ａｇ纳米粒子；（ｃ）??Ｎｉ纳米粒子．??Ｆｉｇ．?１．７?ＴＥＭ?ｏｖｅｒｖｉｅｗ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ｖａｒｉｏｕｓ?ｍｅｔａｌ?ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ

【参考文献】：
期刊论文
[1]花状CuO和花状CuO/石墨烯复合材料的制备及其在锂离子电池中的应用（英文）[J]. 陈晗,冯钒,胡忠良,刘富生,龚文强,向楷雄.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(10)



本文编号：2977507