无粘结剂型氧化锌/石墨烯复合材料作为锂离子电池负极的制备与性能研究

发布时间：2023-04-30 00:46

　　近年来,高能量存储设备的需求在逐渐增长,而锂离子电池则以其高能量密度及设计的灵活性得到了很大的关注。氧化锌(ZnO)作为锂离子电池负极材料,具有环境友好、资源丰富、廉价等优点,同时具备978 mAhg 1的高理论容量,但仍然存在着导电性差、充放电过程中体积膨胀严重等不足。为了解决这些问题,本论文尝试用不同的方法制备纳米结构的ZnO材料,并使用石墨烯对其进行改性,提高其作为锂离子电池负极材料的电化学性能,主要研究内容分为以下三个方面:(1)以泡沫镍为生长基底、石墨烯为形貌调控剂,采用溶剂热法制备ZnO/泡沫镍复合材料(G-ZnO/Ni)。表征结果显示,ZnO纳米颗粒能够均匀的附着在泡沫镍表面,并且没有堆叠,同时在ZnO纳米颗粒之间有一定的间隙,能够很好的缓解ZnO在充放电过程中体积膨胀问题。这种独特结构的G-ZnO/Ni作为锂离子电池负极材料时展现出良好的稳定性和较高的可逆容量,在600 mA g-1的充放电电流密度下循环1600圈后,电池可逆容量仍能保持537 mAh g-1。(2)采用电化学沉积法在铜箔上制备ZnO/石墨烯复合材料(Cu-ZnO/rGO),并将其直接作为锂离子电池负极...

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 锂离子电池概述
        1.2.1 锂离子电池的发展历史
        1.2.2 锂离子电池的工作原理
    1.3 锂离子电池ZnO负极材料概述
        1.3.1 ZnO材料的纳米化
        1.3.2 ZnO材料的复合化
    1.4 石墨烯基材料储锂性能的研究概况
        1.4.1 石墨烯的储锂性能
        1.4.2 掺杂石墨烯的储锂性能
        1.4.3 石墨烯复合材料的储锂性能
    1.5 主要研究内容
第二章 实验与表征
    2.1 引言
    2.2 实验材料及仪器设备
    2.3 材料结构表征
        2.3.1 X射线衍射(XRD)
        2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)
        2.3.3 拉曼光谱(Raman)
        2.3.4 透射电子显微镜(TEM)
    2.4 电化学性能测试
        2.4.1 电极片的制备及扣式电池的组装
        2.4.2 恒流充放电测试
        2.4.3 循环伏安法(CV)
        2.4.4 交流阻抗测试(EIS)
第三章 溶剂热法制备ZnO/泡沫镍复合材料
    3.1 引言
    3.2 实验方案
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 材料结构表征
        3.3.2 电化学性能测试
    3.4 结论
第四章 电化学沉积法制备ZnO/石墨烯复合材料
    4.1 引言
    4.2 实验方案
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 材料结构表征
        4.3.2 电化学性能测试
    4.4 结论
第五章 静电纺丝法制备ZnO/石墨烯复合材料
    5.1 引言
    5.2 实验方案
        5.2.1 水热法制备ZnO及ZnO@G纳米颗粒
        5.2.2 静电纺丝法制备ZnO及ZnO@石墨烯纤维膜
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 材料结构表征
        5.3.2 电化学性能测试
    5.4 结论
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的科研成果
致谢



本文编号：3806073