中空纳微结构过渡金属（Co、Mo）硫化物的可控制备及电化学性能研究

发布时间：2017-08-31 12:41

  本文关键词：中空纳微结构过渡金属（Co、Mo）硫化物的可控制备及电化学性能研究

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【摘要】：中空金属复合硫化物具有独特的结构和丰富的化学性质,因此在电化学储能等电极材料得到了越来越多的关注。本文主要合成了中空纳微结构过渡金属(Co、Mo)硫化物电池负极材料,通过一系列物理和化学方法测试,研究了材料结构、组成对储锂性能的影响,主要得出以下结论。1.采用简单的醇热法制备了分层中空CoS_2纳米片堆积微米球,之后的热处理可以使无定形碳均匀的附着在CoS_2纳米片表面,开发出分层中空CoS_2@C纳米片堆积复合材料。由于二硫化钴独特的纳米片特性,加快了锂离子的传输路径,保证电极具有高的比容量。在复合材料原位引入无定形碳可以有效缓冲电化学过程中的体积变化。因此,该材料具有良好的电化学性能,在电流密度为200 mA·g-1时,循环200次后可逆容量仍保持在720mA h·g-1。2.采用模板法制备出中空微米立方二氧化硅,之后利用简单醇热法以二氧化硅为模板制备中空分层SiO_2@CoS_2微米立方材料。中空结构可以有效缩短锂离子的传输路径,其内部空间大,缓解反应过程中的体积变化。因此,该材料具有良好的电化学性能,该材料在电流密度为200 mA·g-1时,循环200次后可逆容量仍保持在815mA h·g-1。3.采用醇热法,通过控制反应时间、改变反应温度,制备出中空纳米立方CuS@MoS_2复合材料,之后的热处理原位引入无定形碳,开发出中空纳米立方CuS@MoS_2@C复合材料。由于该材料本身的金属硫化物复合结构,其电化学性能比单一金属硫化物的性能强,及其中空结构和表面独特的纳米片结构可以有效缩短锂离子的传输路径,保证电极材料良好的倍率性能。该复合材料在电流密度为500 mA·g-1时,循环200次后可逆容量仍保持在920 mA h·g-1。
【关键词】：锂离子电池 二硫化钴 负极材料 二硫化钼 中空结构
【学位授予单位】：云南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM912;O646
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 概述9-11
• 1.2 锂离子电池的工作原理及特点11-12
• 1.3 锂离子电池负极材料及研究概况12-17
• 1.3.1 碳负极材料12-13
• 1.3.2 硅基负极材料13-14
• 1.3.3 金属氧化物负极材料14-16
• 1.3.4 金属硫化物负极材料16-17
• 1.3.5 其他负极材料17
• 1.4 本论文研究的目的与内容17-19
• 第二章 实验部分19-23
• 2.1 实验试剂及仪器设备19-20
• 2.1.1 实验试剂19
• 2.1.2 仪器设备19-20
• 2.2 材料的表征20-21
• 2.2.1 X-射线衍射仪(XRD)20
• 2.2.2 扫描电子显微镜(SEM)20
• 2.2.3 透射电子显微镜(TEM)20
• 2.2.4 傅里叶红外光谱仪(FITR)20-21
• 2.2.5 比表面(BET)和孔径分布21
• 2.3 电池片的制备21
• 2.4 电化学性能测试21-23
• 第三章 纳米片构筑CoS_2@C中空微米球的制备及其电化学性能研究23-36
• 3.1 引言23-24
• 3.2 实验24-26
• 3.2.1 实验原理24-25
• 3.2.2 实验方法25-26
• 3.2.2.1 分层中空CoS_2纳米片堆积材料的制备25
• 3.2.2.2 分层中空CoS_2@C纳米片堆积材料的制备25-26
• 3.3 反应时间对样品形貌和电化学性能的影响26-28
• 3.3.1 反应时间对样品形貌的影响26-27
• 3.3.2 反应时间对电化学性能的影响27-28
• 3.4 结果与讨论28-35
• 3.5 小结35-36
• 第四章 分层中空SiO_2@CoS_2微米立方的制备及其储锂性能研究36-50
• 4.1 引言36-37
• 4.2 实验37-40
• 4.2.1 实验原理37-38
• 4.2.2 实验方法38-40
• 4.2.2.1 MnCO_3微米立方的合成38-39
• 4.2.2.2 中空SiO_2微米立方的制备39
• 4.2.2.3 中空SiO_2@Co(OH)_2微米立方的制备39-40
• 4.2.2.4 中空SiO_2@CoS_2微米立方的制备40
• 4.3 结果与讨论40-49
• 4.5 小结49-50
• 第五章 精确构筑分层中空纳米立方CuS@MoS_2@C材料及其储锂性能研究50-64
• 5.1 引言50-51
• 5.2 实验51-53
• 5.2.1 实验原理51-52
• 5.2.2 实验方法52-53
• 5.2.2.1 纳米立方Cu_2O模板材料的制备52-53
• 5.2.2.2 中空纳米立方CuS@MoS_2@C材料的制备53
• 5.3 不同反应温度对产物形貌及电化学性能的影响53-56
• 5.3.1 反应温度对产物形貌的影响53-55
• 5.3.2 反应温度对电化学性能的影响55-56
• 5.4 结果与讨论56-63
• 5.5 小结63-64
• 结论与展望64-66
• 参考文献66-75
• 发表论文75-76
• 致谢76

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本文编号：765660