碳包覆金属氧化物/金属复合材料的制备及电化学性能研究

摘要

经济社会的快速发展对商业化锂离子电池的性能提出了更高的要求，同时随着便携式电子产品（如移动电话、笔记本电脑、数码相机）、电动汽车以及混合型电动汽车的出现，高比能商业化锂离子电池(LIBs)的应用前景尤为广阔。另外，自2010年以来，作为锂离子电池替代品的钠离子电池(NIBs)迅速成为人们关注的焦点。原因在于其价格实惠，钠资源分布广泛，并且具有类似锂的化学储存机制。基于以上原因，近年来，锂/钠离子电池的研究进展报告日益增多。正负极材料、隔膜和电解液的性质都会影响锂/钠离子电池的性能，其中负极材料起到关键作用。当前，锂/钠离子电池正极材料的研究已经取得良好的进展，负极材料的研究也正在如火如荼的进行中。在负极材料的研发中，纳米结构的碳包覆金属/金属氧化物复合材料的研究成为未来主要热点。基于以上原因，本文的主要研究对象如下:
　　(1)碳包覆三氧化二铁纳米复合材料的制备与锂电性能研究
　　三氧化二铁具有高的理论比容量(～1000mA h g-1)，在这部分工作中，梭形的三氧化二铁作为内核包裹在碳壳里，制备出了三氧化二铁@碳(yolk-shell)结构的纳米复合材料。独特的结构设计，有效的缓冲了三氧化二铁在充放电过程中体积膨胀所导致的结构粉化，防止了电解液与三氧化二铁的直接接触，同时高导电性的碳壳增加了材料的电化学稳定性。因此，该材料表现出高的比容量、高库伦效率以及循环稳定性。
　　(2)碳包覆金属锑复合材料的制备与钠电性能研究
　　在这部分工作中，我们以石墨烯和酒石酸为碳材料的前驱体，以三氯化锑为金属源，成功的制备出了二维的氮掺杂碳包覆金属锑的复合膜，它是由颗粒状纳米金属锑和氮掺杂的碳组装而成，其中纳米金属锑被完全的包裹在碳材料中。由于它独特的层级结构和高的比表面积，不仅提高电子的传递和钠离子的传输，而且降低了材料循环过程中被粉化的可能性。因此，该材料表现出的钠离子电池性能优越。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 锂离子电池体系

1．2．1 锂离子电池的发展

1．2．2 锂离子电池组成部分

1．2．3 锂离子电池的工作原理

1．2．4 锂离子电池的优缺点

1．2．5 过渡金属氧化物锂电负极材料的研究现状

1．3．1 钠离子电池简介

1．3．2 钠离子电池工作原理

1．3．3 钠离子电池负极材料研究进展

1．4 本论文的选题意义及主要的研究内容

第二章 实验方法

2．1．1 实验药品

2．1．2 实验仪器

2．2 材料表征仪器

2．3 材料的样品表征

2．3．1 场发射电子显微镜

2．3．2 场发射透射电子显微镜

2．3．3 X射线光电子能谱

2．3．4 X射线衍射仪

2．3．5 全自动孔隙和比表面积分析仪

2．4 电化学性能测试

2．4．2 充放电性能测试

2．4．3 电化学交流阻抗测试(EIS)

第三章 Fe2O3@NC纳米复合材料的制备与锂电性能研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 材料的制备

3．2．2 电化学测试

3．3 结果与讨论

3．4 本章小结

第四章 Sb@C纳米复合材料的制备与钠电性能研究

4．2 实验部分

4．2．1 材料的制备

4．2．2 电化学测试

4．3 结果与讨论

4．4 本章小结

第五章 结论

参考文献