四氧化三钴基电极材料在能量存储领域的应用研究
发布时间：2021-06-06 07:13
化学储能器件主要包括锂离子电池和超级电容器,而电极材料作为储能器件的核心,直接决定了储能器件性能的好坏。现在商用的储能器件一般以石墨碳作为电极材料,但石墨碳的比容量较低,发展受到限制。相较于石墨碳,Co3O4具有较高的理论容量,近几年逐渐受到人们的关注,但由于Co3O4存在着导电性差、体积膨胀等缺点,导致其循环稳定性差、容量衰减快。基于此,本论文从纳米化的角度出发,对电极材料进行两个方面的改性研究,一是通过在导电基底上将Co3O4与Sn复合制备出纳米线阵列,二是对Co3O4进行碳包覆。增加Co3O4的比表面积和导电性,进而提高比容量,并用于锂离子电池和超级电容器的电极材料,测试电化学性能,主要内容如下:1.Co3O4-Sn电极材料的储锂性能研究以钛箔、铜箔为基底,通过一步水热法制备出前驱体,并在氮气下煅烧得到CO3O4-Sn纳米线,并研究不同的Co/Sn 币例对材料形貌、晶型、电池充放电性能等的影响。结果表明,在100 mA g-1电流密度下的首次放电比容量及100次循环后的比容量,在Co/Sn为1:0.4时,钛箔上为 1422.06 mAh g-1 和 287.67 mAh g-1,...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
图１－３不同类型超级电容器图示说明：（ａ）双电层电容器，（ｂ）赝电容电容器［３５］??－
第二章Ｃｏ３０４－Ｓｎ电极材料的储锂性能研宄??２．１．２电极材料的制备??（１）导电基底的清洗??将０．０２?ｍｍ厚的钛箔切割成２．７?ｃｍ?ｘ?７．２?ｃｍ的长方形，然后将切好的钛箔放??入大烧杯中，并加入适量的去离子水以及皂液，超声清洗１０?ｍｉｎ，并用去离子水??冲洗干净，此步骤可除去钛箔表面的污渍。随后盐酸超声清洗５?ｍｉｎ，乙醇超声清??洗５ｍｉｎ，氮气吹干，除去钛箔表面的氧化层。最后用胶带将其中一面覆盖，以保??留导电接触面，如图２－１?（ａ）?（ｂ）所示。同样的方法，将０．０１?ｍｍ厚的铜箔清洗??后吹干，由于铜箔比较柔软，需要用胶带固定在２．５?ｃｍ?ｘ?７．６?ｃｍ的载玻片上。完??成了导电基底的预处理。??图２－１电极材料的制备示意图??Ｆｉｇｕｒｅ．２－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ??（２）电极材料的合成??将?２．３２８?ｇ?Ｃｏ（Ｎ０３）２．６Ｈ２０、０．５９３?ｇＮＨ４Ｆ、２．４０３?ｇ?ＣＯ（ＮＨ２）２?依次溶解在?８０ｍｌ??的去离子水中，室温下搅拌３０ｍｉｎ，待溶液混合均匀后将反应液移入１００ｍｌ反应??釜中，将导电基底钛箔斜放置于反应釜内，未覆盖胶带的有效面朝下，然后将反??应釜置于鼓风干燥箱内，在１２０?°Ｃ反应６?ｈ，待时间结束后自然冷却。取出样品，??将负载有前驱体的钛箔超声３０?ｓ，分别用去离子水、乙醇冲洗２－３次，得到Ｃ〇３０４??前驱体，如图２－１?（ｃ）所示，然后７０?°Ｃ真空干燥。最后在氮气条件下，以５?°Ｃ／ｍｉｎ??升温至５００?°Ｃ，保温２?ｈ，髙温分解即可得到最终产物Ｃ〇３
０４－Ｓｎ电极材料的储锂性能研宄??０．４－Ｓｎ－ｄｏｐｅｄ?Ｃ〇３〇４?ｏｎ?Ｃｕ?ｆｏｉｌ?１〇１??＇丨?Ｌ．，＿丨一１１ｉ°?Ｊ｜ｒ?２１ｌ５ｉｉ：ＳｎｄＷＪ〇Ｊ??ｉ?ｉ?ｉ?ｔ?ｒ°［ｃｕｆｍ」！??ｊ?丄ＵＪＵ＾Ｊ?ｊ????ＬＬ—ｉ——１??１０?２０?３０?４０?５０?６０?７０?８０?９０?ｆ〇?２０?３０?４０?５０?６０?７０?８０?９０??２?ｔｈｅｔａ?（ｄｅｇｒｅｅ）?２?Ｔｈｅｔａ?（ｄｅｇｒｅｅ）??图２－３?ＸＲＤ图：（ａ〉负载于铜箔上的Ｃｏ３〇４与Ｃｏ３〇４－Ｓｎ材料，??（ｂ）溶液中沉积的Ｃｏ３〇４与Ｃｏ３〇４－Ｓｎ粉末??Ｆｉｇｕｒｅ．２－３?ＸＲＤ?ｐａｔｔｅｒｎｓ：?（ａ）?Ｃ０３Ｏ４?ａｎｄ?Ｃ０３Ｏ４－Ｓ１１?ｍａｔｅｒｉａｌ?ｏｎ?Ｃｕ?ｆｏｉｌ，??（ｂ）?Ｃ０３Ｏ４?ａｎｄ?Ｃ０３Ｏ４－Ｓ１１?ｐｏｗｄｅｒｓ?ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ?ｉｎ?ｓｏｌｕｔｉｏｎ??图２－３?（ａ）以铜箔为导电基底，水热法制备的Ｃｏ３〇４与Ｃｏ３０４－Ｓｎ复合材料的??ＸＲＤ对比图，从图中可以看出，Ｃｏ３〇４－Ｓｎ复合材料的ＸＲＤ衍射峰与纯的Ｃｏ３〇４??的衍射峰相同，说明，得到的Ｓｎ是同样是以无定形态存在的，而Ｃ〇３０４是以晶体??的形式存在，而且峰值很强，表明结晶性较好［８７］。图２－３?（ｂ）为未负载在导电基??底上的粉末的ＸＲＤ图，Ｃｏ３〇４的衍射峰同样与立方相的Ｃｏ３〇４标准谱（ＪＣＰＤＳ??Ｎｏ．７４－２１２０）?—致，而且Ｓｎ在粉末中是以晶体Ｓｎ〇２的形式存在，与负载于导电??基底上的存在形式不同。??为了分析Ｃ〇３０４－Ｓｎ复合材
【参考文献】：
博士论文
[1]硅和锗基纳米材料的合成及作为锂离子电池负极材料的研究[D]. 于敬学.浙江大学 2014
本文编号：3213877
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
图１－３不同类型超级电容器图示说明：（ａ）双电层电容器，（ｂ）赝电容电容器［３５］??－
第二章Ｃｏ３０４－Ｓｎ电极材料的储锂性能研宄??２．１．２电极材料的制备??（１）导电基底的清洗??将０．０２?ｍｍ厚的钛箔切割成２．７?ｃｍ?ｘ?７．２?ｃｍ的长方形，然后将切好的钛箔放??入大烧杯中，并加入适量的去离子水以及皂液，超声清洗１０?ｍｉｎ，并用去离子水??冲洗干净，此步骤可除去钛箔表面的污渍。随后盐酸超声清洗５?ｍｉｎ，乙醇超声清??洗５ｍｉｎ，氮气吹干，除去钛箔表面的氧化层。最后用胶带将其中一面覆盖，以保??留导电接触面，如图２－１?（ａ）?（ｂ）所示。同样的方法，将０．０１?ｍｍ厚的铜箔清洗??后吹干，由于铜箔比较柔软，需要用胶带固定在２．５?ｃｍ?ｘ?７．６?ｃｍ的载玻片上。完??成了导电基底的预处理。??图２－１电极材料的制备示意图??Ｆｉｇｕｒｅ．２－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ??（２）电极材料的合成??将?２．３２８?ｇ?Ｃｏ（Ｎ０３）２．６Ｈ２０、０．５９３?ｇＮＨ４Ｆ、２．４０３?ｇ?ＣＯ（ＮＨ２）２?依次溶解在?８０ｍｌ??的去离子水中，室温下搅拌３０ｍｉｎ，待溶液混合均匀后将反应液移入１００ｍｌ反应??釜中，将导电基底钛箔斜放置于反应釜内，未覆盖胶带的有效面朝下，然后将反??应釜置于鼓风干燥箱内，在１２０?°Ｃ反应６?ｈ，待时间结束后自然冷却。取出样品，??将负载有前驱体的钛箔超声３０?ｓ，分别用去离子水、乙醇冲洗２－３次，得到Ｃ〇３０４??前驱体，如图２－１?（ｃ）所示，然后７０?°Ｃ真空干燥。最后在氮气条件下，以５?°Ｃ／ｍｉｎ??升温至５００?°Ｃ，保温２?ｈ，髙温分解即可得到最终产物Ｃ〇３
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【参考文献】：
博士论文
[1]硅和锗基纳米材料的合成及作为锂离子电池负极材料的研究[D]. 于敬学.浙江大学 2014
本文编号：3213877
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