金属氧化物/碳复合物纳米材料的制备及其在锂离子电池负极材料中的应用研究

发布时间：2021-05-12 07:07

　　锂离子电池作为当今社会的一个具有潜力的新型能源，受到广泛的关注。锂离子电池的负极材料的研究的主要目标是提高循环性能和比容量，其已经发展成为研究的热点。然而，当前的商业化的石墨的理论比容量较低（372mAh/g），在商业应用中受到了一定的限制。过渡金属氧化物的比容量大概是碳的三倍以上，而且价格低廉、制备简单，但是其在充放电的过程中易产生体积形变，导致电极材料的坍塌，限制了它的应用。因此有很多的研究致力于合成纳米结构的材料和致力于合成纳米结构的复合材料，相比与微米材料，纳米材料可以提供更短的锂离子传输路径，和比较大的比表面积。将其与碳材料结合也是一种很好地途径，金属氧化物/碳复合物可以缓冲在充放电过程中带来的体积形变而导致电极材料粉化。因此，碳可以保护层阻止金属氧化物的体积坍塌，从而提高其循环性能。近年来，制备各种不同的纳米金属氧化物及其复合物已经成为大家研究的一个热点。因此，金属氧化物/碳的复合物材料的储锂性能良好，循环性能良好，是新的研究方向，也是一门重要的学科。本论文的工作主要围绕金属氧化物/碳复合材料的合成、制备、表征及其在锂离子电池负极材料中的应用而展开，具体研究如下三个方面：第... 

【文章来源】：江西师范大学江西省

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 锂离子电池的研究概况
        1.2.1 锂离子电池的原理及发展过程
        1.2.2 锂离子电池的研究现状
        1.2.3 锂离子电池的负极材料
    1.3 锂离子电池的负极材料的研究概况
        1.3.1 负极材料的选择要求
        1.3.2 金属氧化物负极材料
        1.3.3 硅基负极材料
        1.3.4 锡基负极材料
        1.3.5 碳负极材料
        1.3.6 二氧化钛
        1.3.7 其他负极材料
    1.4 锂离子电池复合负极材料的研究进展
        1.4.1 金属氧化物/碳复合物的结构及电化学反应机理
        1.4.2 金属氧化物/碳复合物制备方法及改性研究进展
        1.4.3 纳米材料
    1.5 本课题的研究目的、意义及创新点
第二章 实验材料与实验方法
    2.1 实验药品与仪器
        2.1.1 实验仪器与设备
        2.1.2 试验药品
    2.2 电极制备及电池的装配
        2.2.1 电极的制备
        2.2.2 电池的装配
    2.3 材料物理化学性质的表征
        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 傅立叶红外光谱(FTIR)
        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-GA)
        2.3.7 恒流充放电测试
        2.3.8 循环伏安测试
        2.3.9 交流阻抗测试
第三章 氮掺杂多孔碳/Co_3O_4纳米复合物的合成及其电化学性能研究
    3.1 引言
    3.2 多孔碳的制备与表征
        3.2.1 多孔碳制备实验过程
        3.2.2 多孔碳的表征
    3.3 Co_3O_4纳米材料的制备与表征
        3.3.1 实验过程
        3.3.2 Co_3O_4的表征
    3.4 本章小结
第四章 壳核纳米 Fe_3O_4/C 复合材料的合成及其电化学性能的研究
    4.1 引言
    4.2 普鲁士蓝材料的制备及表征
        4.2.1 普鲁士蓝的制备
        4.2.2 普鲁士蓝的表征
    4.3 Fe_3O_4/C 纳米材料的制备与表征
        4.3.1 实验过程
        4.3.2 Fe_3O_4/C 的表征
    4.4 本章小结
第五章 ZnO/Fe_3O_4/C 复合材料的制备及其电化学性能研究
    5.1 引言
    5.2 Zn-Fe-ZIF 材料的制备
        5.2.1 Zn-Fe-ZIF 的表征
    5.3 ZnO/Fe_3O_4/C 纳米材料的制备与表征
        5.3.1 实验过程
        5.3.2 ZnO/Fe_3O_4/C 的表征
    5.4 本章小结
参考文献
论文总结
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]Progress in electrical energy storage system:A critical review[J]. Thang Ngoc Cong.  Progress in Natural Science. 2009(03)
[2]Mild oxidation treatment of graphite anode for Li-ion batteries[J]. 郭华军,李新海,王志兴,彭文杰,郭永兴.  Journal of Central South University of Technology（English Edition）. 2005(01)
[3]锂离子蓄电池负极材料最新研究进展[J]. 米常焕,曹高劭,赵新兵.  电源技术. 2004(03)
[4]锂离子电池[J]. 高海春.  盐湖研究. 1994(04)



本文编号：3182975