氟碳包覆錳氧化物材料的制備及其電化學性能研究.pdf

1、各國飽嘗環(huán)境污染之苦后，相繼發(fā)展低污染儲能設備，減少化石能源的消耗。鋰離子電池發(fā)展至今在手機、筆記本及可穿戴設備等消費電子領域都有成熟廣泛的應用，近年來世界范圍更是掀起電動汽車產業(yè)的全球熱潮。電子產品更新換代，對鋰離子電池的要求也更高，因而我們需要發(fā)展能量密度更高、循環(huán)穩(wěn)定性能更強的鋰離子電池。電極材料作為鋰離子電池的重要組成部分，其組成物質、結構和性能具有重大影響。過渡金屬氧化物材料具有相對較高的理論容量被視為鋰離子電池負極潛力材料，

2、但其同時還存在一些材料粉化、電導率差及循環(huán)性能差等問題，因而對其進行納米結構的設計或進行碳包覆則是有效的改性措施。本文采用了簡單的合成方法成功制備出碳包覆的納米結構過渡金屬氧化物材料。
　　本文根據全氟磺酸樹脂分散液自相分離的特性，與錳離子進行靜電自組裝，帶負電的磺酸根離子團簇將其包裹從而控制氧化物顆粒的形成粒徑，碳化后從而獲得納米粒徑的MnO@ FC復合材料。測試分析了合成材料的結構和電化學性能，內容和研究結果如下：
　　

3、（1）研究全氟磺酸樹脂分散液與四種不同的過渡金屬化合物（Mn、Fe、Co及Ni）進行復合，通過簡單的電化學性能表征及物相分析，選擇錳源作為最佳過渡金屬復合源。分析結果表明在100mA/g電流密度下進行充放電循環(huán)50次，錳源復合得到材料的充電比容量最高，初始容量為466 mAh/g，且容量保持率為99.7％。物相分析結果說明四種產物中只有錳源和鐵源合成出氧化物，鈷、鎳氧化物在碳化過程中分別被還原成了單質鈷和鎳。綜合表明錳源適合最適合與全氟

4、磺酸樹脂分散液復合。
　　（2）探究錳源與全氟磺酸樹脂分散液的最佳組分比，進而對最佳組分下的MnO@ FC復合材料進行表征與研究。通過對6種組分的反應原液及合成材料進行表征，C：Mn摩爾比為8:1條件下比容量最高，且此組分下的反應原液MnO顆粒分散均勻，粒徑為4nm以下，從而確定摩爾比C:Mn=8:1為最佳組分比。
　　（3）對最佳組分下的MnO@FC復合材料進行XPS、TEM、拉曼及電化學性能表征，表明成功合成出無定型碳包