金属氧化物/碳纳米复合材料的储锂性能

摘要

本论文系统地研究了 Co3O4/C、ZnO/C、PbO/C纳米复合材料的制备和电化学性能。利用XRD、SEM、TEM和XPS等手段对产物的化学组成和微观结构进行了分析，并采用恒流充放电和循环伏安法研究了它们的电化学性能。
　　通过热解前驱体制取的Co3O4/C复合材料，C的包覆有效地缓解了Co3O4在充放电时的体积膨胀，经过31次循环，容量保持在700mAh/g左右，首次充放电效率可达63.2％；通过前驱体设计和热解法制取的 Co3O4/NiO/C，由于Ni的引入使Co3O4容量大大提高，经过50次循环容量保持在800mAh/g左右，首次充放电效率可达70.5%；电化学性能得到改善的原因在于Ni对脱嵌锂过程具有催化作用。
　　通过前驱体设计和热解法制备的“核壳”结构PbO/C材料提高了PbO的电化学性能，首次充放电效率可达到60%以上，经过50次循环比容量在175mAh/g以上；在PbO/Li2O/C复合材料中掺入Li2O后，减慢了PbO充放电时容量的衰减速率，经过50次循环后容量保持在200mAh/g左右；而对于PbO/NiO/C材料，由于纳米 Ni的生成，PbO电化学性能得到大大改善，首次循环效率可达54%以上，经过50次循环容量保持在230mAh/g以上。原因是Ni一方面改善PbO颗粒之间的电接触状态，提高活性物质的利用率，有利于容量的提高和循环性能的改善；另一方面，纳米Ni颗粒对首次放电过程中形成的 Li2O的分解具有催化活性，减少“死锂”的产生，提高了可逆容量。
　　为了减少ZnO负极材料的不可逆容量和提高循环性能，我们用热解前驱体制备了ZnO/C、ZnO/NiO/C复合电极材料，使得ZnO/C首次容量效率可达到55%，经过40次循环比容量在140mAh/g以上；在ZnO/NiO/C材料中，当Zn:Ni物质的量为4:1时，其电化学性能最好，50次循环以后仍可以达到350mAh/g以上，首次充放电效率可达到53.2%。

目录

金属氧化物/碳纳米复合材料的储锂性能

STUDY ON LITHIUM STORAGE CAPACITY OF METAL OXIDE / CARBON NANOCOMPOSITES

摘要

Abstract

绪论

1.1 课题背景

1.2 锂离子电池的工作原理

1.3 锂离子电池负极材料研究进展

1.4 本论文的研究内容

第2章 实验材料与实验方法

2.1 主要实验药品

2.2 主要实验设备

2.3 Co3O4/C复合材料的制备

2.4 PbO复合材料的制备

2.5 ZnO复合材料制备

2.6锂离子电池的组装

2.7物理表征

2.8电化学性能测试

第3章 Co3O4纳米复合材料电化学储锂性能

3.1 引言

3.2 Co3O4/C复合材料的表征与电化学性能分析

3.3 Co3O4 /NiO/C复合材料的表征与电化学性能分析

3.4 本章小结

第4章 PbO纳米复合材料的电化学储锂性能

4.1 引言

4.2 PbO/C复合材料的表征与电化学性能的分析

4.3 PbO /Li2O/C复合材料的表征与电化学性能的分析

4.4 PbO/NiO/C复合材料表征及电化学性能分析

4.5本章小结

第5章 ZnO纳米复合材料电化学储锂性能

5.1 引言

5.2 分子自组装法制备的ZnO/C复合薄膜电极的表征及分析

5.3 ZnO/C复合电极材料的分析

5.4 ZnO/NiO/C复合材料的表征及电化学性能分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致谢