羧酸盐有机—无机杂化聚合物锂离子电池负极材料合成与性能研究

摘要

有机-无机杂化晶态功能材料具有易于合成、结构和性能可控的特点,近年来人们设计合成了大量的光电有机-无机杂化材料,但在锂离子电池负极材料的应用的工作不多。本论文将分子设计的思想和电化学反应理论相结合,试图设计合成芳香羧酸盐聚合物新型锂离子电池负极材料,研究材料的结构及电化学性能。主要结果如下:
　　(1)采用溶剂热法制备了对苯二甲酸锂(tpaLi2)配位聚合物锂离子电池负极材料。单晶结构解析表明,材料为三维孔洞框架结构;平均粒径在7μm-8μm之间。首次充电和放电容量分别为98mAh·g-1和180mAh·g-1,循环40次后充放电容量分别为67mAh·g-1和68mAh·g-1.通过对比实验,分析了合成方法对性能的影响,提出了改进电化学性能的途径。
　　(2)采用不同方法合成了均苯三甲酸锂聚合物锂离子电池负极材料,分析了合成方法对其电化学性能的影响。研究结果表明,当将LiOH·H2O的醇溶液加入到均苯三甲酸醇溶液中时,材料为椭圆片状,厚度为0.5μm-1μm,循环90次后,充放比容量保持为258mAh·g-1和264mAh·g-1;当将均苯三甲酸醇溶液加入到LiOH·H2O的醇溶液中时,材料以单个小片状存在,厚度约为0.2μm,循环50次后,充放电比容量仅为58mAh·g-1和59mAh·g-1,电化学性能较差。
　　(3)分别采用溶剂热法和回流法合成了两种不同形貌的2,6-吡啶二甲酸锂([Li6(pda)3]·2EtOH)杂化聚合物。单晶结构解析表明,材料属于单斜晶系,P2(1)n空间群;首次充电放电比容量分别为280mAh·g-1和819mAh·g-1,循环50次后,充电、放电比容量保持为160mAh·g-1和164mAh·g-1。同时,通过本次试验分析,为寻找新型锂离子电池负极材料提供了一种新的思路。

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第一章 绪论

1.1 前言

1.2 锂离子电池简介

1.3 负极材料

1.4 有机-无机杂化材料

1.5 本课题设计思想

第二章 实验部分

2.1 实验原料

2.2 电极材料的制备

2.3 扣式电池的制备

2.4 结构及性能表征

第三章 对苯二甲酸锂负极材料的溶剂热法合成及性能研究

3.1 引言

3.2 电极材料及电池的制备

3.3 溶剂热法制备对苯二甲酸锂的结构及形貌

3.4 溶剂热法制备对苯二甲酸锂的电化学性能

3.5 本章小结

第四章 均苯三甲酸锂负极材料的合成及性能研究

4.1 前言

4.2 电极材料及电池的制备

4.3 结果及讨论

4.4 本章小结

第五章 2,6-吡啶二甲酸锂负极材料的结构及性能表征

5.1 前言

5.2 电极材料及电池的制备

5.3 结果及讨论

5.5 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢