三元铌（钽）系金属氧化物的制备和电化学性能研究

摘要

锂离子电池具有优异的功率和能量密度、长寿命、快速充放电、环境友好等优点，受到研究者广泛的关注。虽然石墨作为商业化锂离子电池的负极，但也存在理论容量低、倍率性能差、锂枝晶引发的安全问题等缺点。因此，探索新型负极材料，调制微观结构，实现其可控制备对发展高性能锂离子电池具有重要的科学意义与实际应用价值。本论文选取三元铌（钽）系过渡金属氧化物为具体研究对象，结合物理与化学方法制备纳米级电极材料，利用具有良好导电性和化学稳定性的石墨对其进行修饰，合成复合材料，提高了材料的电化学性能。取得以下研究成果：
　　1.利用高能球磨法合成了纳米级CrNbO4电极材料。电化学性能测试显示出50次充放电之后，其放/充电容量可以保持到132.6/131.5mAh g-1，而未球磨只有63.5/63mAh g-1。这说明高能球磨纳米化是提升电极材料电化学行为的有效途径。
　　2.通过共沉淀法成功制备三元铌（钽）系金属氧化物负极材料MNO4(M=Fe and Cr,N=Nb and Ta)，与高温固相法合成的材料进行电化学性能对比。
　　3.利用高能球磨法制备FeTaO4/Graphite复合材料，100圈之后，FeTaO4/Graphite容量仍可以维持到223.3mAh g-1，而FeTaO4只剩下60.4mAh g-1。该结果表明，石墨可以有效改善三元钽系氧化物电化学性能。
　　4.通过沉淀法制备出AlNbO4/Graphite复合材料，50圈之后，AlNbO4的放电容量衰减到34.2mAh g-1，而AlNbO4/Graphite仍可以保持121.9mAh g-1。电化学性能的提升可以归因于石墨的加入有利于电子传输及提供更多的反应位点。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 锂离子电池简介

1.3 负极材料研究进展

1.4 本论文的研究意义和内容，

第二章 实验试剂和仪器

2.1 实验试剂

2.2 实验仪器

2.3 实验方法

2.4 材料性能表征

第三章 负极材料CrNbO4的电化学性能研究及球磨改性

3.1 前言

3.2 实验结果和讨论

3.3 本章小结

第四章 共沉淀法制备负极材料MNO4 (M=Fe and Cr, N=Nb and Ta)及电化学性能研究

4.1 前言

4.2 实验结果和讨论

4.3 本章小结

第五章 复合材料FeTaO4/Graphite和AlNbO4/Graphite的制备和电化学研究

5.1 前言

5.2 实验结果和讨论

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 本论文创新之处

6.2 工作展望

参考文献

硕士期间发表的论文

致谢