锰氧化物及其复合物作为锂离子电池负极材料的性能研究

发布时间：2022-01-26 13:04

　　作为一款理想的储能器件,锂离子电池由于拥有能量密度高、工作电压高、使用寿命长以及环境友好等特点,被广泛应用于便携式电子产品和电动汽车领域。作为锂离子电池的重要组成部分,负极材料的优劣是决定锂离子电池性能的关键因素。因此,寻找一款合适的电极材料则成为目前研究的热点。其中,锰氧化物因其储量丰富和理论容量高等优势,而引起了科研人员的广泛关注。但是,其较差的循环稳定性和电导率,则是制约锰氧化物负极材料发展的主要障碍。为了改善锰氧化物的电化学性能,本文以合成的Mn2O3为前驱体,通过水热辅助液相沉积法、原位表面聚合法、低温液相沉积法以及随后的高温碳化处理,分别制备出Mn2O3/TiO2、MnO@NC和MnTi03/TiO2/C复合材料。经过XRD、XPS、TEM和SEM等物理表征,三种复合材料均展示出良好的结晶性和独特的微观形貌。在电化学性能测试过程中,当电流密度为500 mAh/g时,经过200圈循环后,Mn203/Ti02、MnO@NC和MnTi03/Ti02/C复合材料的可逆比容量可达到452、786和418mAh/g。在倍率性能测试过程中,当电流密度为4 A/g时,它们的可逆比容量分别维... 

【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．２锂离子电池工作原理［３］??

３．３实验结果讨论与分析??３．３．１?Ｘ射线衍射图谱（ＸＲＤ）分析??如图３．丨分别展示ＭｎＣＣｂ、Ｍｎ２〇３和Ｍｎ２〇＾Ｔｉ〇２三种样品的ＸＲＤ图谱。在图３?２（ａ）??中，当衍射角度为２４．５、３１．４、３７．５、４１．４、４５．２和５１．７°时，图谱出现６个明显的衍??射峰，分别对应（０１２），（１０４），?（１１０），（１１３），（２０２）和（１１６）晶面。此外，上述衍射峰与??标准六方晶系ＭｎＣＯ；?（ＪＣＰＤＳ＃４４－１４７２）完全匹配。这表明以ＭｎＳＣＵ和ＮＨ４ＨＣＯ３为原??料，通过水热法，成功制备出ＭｎＣ０３前驱体。图３．２〇３＞为ＭｎＣＯ；前驱体在经过５５０°Ｃ，??４ｈ锻烧之后获得的多孔ＭｍＣｂ样品的ＸＲＤ衍射图谱。显然，该样品的衍射图谱与标??准立方晶系Ｍｎ２〇３（ＪＣＰＤＳ＃７３－１８２６）相吻合。这表明在经过高温锻烧处理后，ＭｎＣＣｂ??相己经完全转化为Ｍｎ２〇３颗粒。如图３．２（ｃ）所示，当衍射角度为２５．７、３６．９、３７．８、４８．０５、??５３．９和５５．０６°时，图谱出现的衍射峰与标准锐钛矿丁１〇２（疋？〇５＃２１－１２７２）相对应。而当??衍射角为３２．９２、３８．１７和５５．１２°时

趸?锛捌涓春衔镒魑??套拥兀杭?牧系男阅苎芯浚崳?３．３．３扫描电子显微镜（ＳＥＭ）和透射电子显微镜（ＴＥＭ）分析??图３．４展示了制备的ＭｎＣＣｈ前驱体、单质＿２０３和Ｍｎ：０３／Ｔｉ０２复合材料的ＳＥＭ??照片。其中，图３．４（ａ－ｂ）为ＭｎＣ〇Ｊ＜ｊＳＥＭ图像。如图所示，ＭｎＣＣｂ颗粒呈现出典型??的微球形貌，直径约为２＾ｍ，并且每一个微球都是由数以百计的细微斜方纳米晶体堆??积而成。微球表面平整光滑，菱角分明，无孔结构和空心结构出现。图３．４（ｃ－ｄ）为ＭｎＣＣｂ??经煅烧后所获得的Ｍｎ２０３的ＳＥＭ图像。由图可知，Ｍｎ２０３颗粒继承ＭｎＣ０３前驱体的??微球状结构，其直径约为２ｐｍ。不同的是，Ｍｒｉ２〇３颗粒表面变的非常粗糙，出现了明??显的孔结构，且微球是由众多的细小晶体堆积而成。Ｍｎ２０３颗粒出现多孔结构的原因??可能是由于ＭｎＣＣｂ在高温分解过程中产生众多挥发性物质（如Ｈ２０、Ｃ０２等）而导致??的［５５】。图３．４（ｅ－ｆ）为水热辅助液相沉积法制备的Ｍｎ２０３／Ｔｉ〇２复合材料ＳＥＭ图片。明显??地，Ｍｎ２０／Ｔｉ０２颗粒呈现出直径为２ｐｍ的微球结构。此外，在高倍数图片中，Ｍｎ２０３??微球表面出现了明显的细小颗粒。根据ＸＲＤ和ＸＰＳ结果

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3610543