金屬氧化物-碳復合材料電化學性能的研究及其在儲能材料的應用.pdf

1、近年來，對于無機納米材料的電化學性能及其應用方面的研究已逐漸成為當今科學工作者們爭相討論的一個焦點。金屬氧化物作為鋰離子電池的負極材料，因具有理論比容量高、儲量豐富、成本低廉及綠色無污染等特點而受到關注。但是，此類材料在充放電過程中出現(xiàn)的體積效應及導電性較差等問題，依然阻礙著其在儲能材料的應用和發(fā)展。碳材料本身具有導電性良好且成本低廉的優(yōu)點，故將金屬氧化物與碳材料復合是常用到的一種改性方法。因此，本論文設計制備了幾種金屬氧化物/碳復合材

2、料，并對其電化學性能及在鋰離子電池中的應用作了相應的研究探討。
　　具體內容如下：
　　1.鈷酸銅/碳復合材料電化學性能的研究及其在儲能材料的應用
　　鈷酸銅(CuCo2O4)因具有理論比容量較高及導電性良好等特點而常被用作鋰離子電池的負極材料。但是 CuCo2O4在充放電過程中易出現(xiàn)容量快速衰減問題，而影響著其實際應用，故對于此材料的制備和電化學性能的改進有待進一步探討。基于此，通過一個簡便的水浴方法，使用一種金屬有

3、機框架(MOF)結構為前軀體合成了碳包覆的多孔 CuCo2O4凹多面體復合物。測試數(shù)據(jù)結果表明，因碳材料的摻入使得復合物具有了較大的比表面積和循環(huán)穩(wěn)定性，并在作為鋰離子電池的負極材料時表現(xiàn)出了優(yōu)越的電化學性能。我們希望本實驗中，碳包覆的多孔 CuCo2O4凹多面體復合物的合成過程能夠在鋰離子電池、催化、能源等領域具有更新穎和更廣闊的應用前景。
　　2.氧化錳/碳復合材料電化學性能的研究及其在儲能材料的應用
　　氧化錳(MnO

4、)因具有較高的理論比容量和較低的轉換電勢等特點而成為鋰離子電池負極材料的有力候選者之一。然而，導電性較差依然是制約其應用和發(fā)展的主要因素。為解決此難題，通過一個簡單的吸附方法合成了 MnO和碳的復合物(MnO/Cp)。數(shù)據(jù)結果表明MnO/Cp復合材料的電化學導電性得到了較大程度的改善，使得其在作為鋰離子電池的負極材料時呈現(xiàn)出了良好的循環(huán)穩(wěn)定性和可逆性。此電極材料在100 mA g-1的電流密度下，經(jīng)過100次充放電循環(huán)后，放電比容量依然

5、能夠保持在1066 mAh g-1。這是由于復合材料中的碳可以提高材料整體的穩(wěn)定性和導電性，從而使得MnO/Cp獲得較優(yōu)的電化學性能。該合成過程有可能為鋰離子電池電極材料的發(fā)展提供一種新的思路。
　　3.銻和氧化銻/碳復合材料電化學性能的研究及其在儲能材料的應用
　　氧化銻(Sb2O3)因具有顯著的動力學特性及較高的理論比容量而受到研究者們的關注，但是在鋰離子電池負極材料的實際應用上，也暴露了一些短板，如在充放電過程中出現(xiàn)的

6、體積效應。為此，引入了碳并在材料表面形成一層包裹層，期望達到調節(jié)復合材料體積變化的目的。通過一個簡單的溶劑熱法和部分熱還原法，制得了Sb/Sb2O3@C復合材料，數(shù)據(jù)表明此復合材料的結構穩(wěn)定性良好，故而在作為鋰離子電池負極材料時顯現(xiàn)出了優(yōu)良的循環(huán)穩(wěn)定性和其他方面優(yōu)異的電化學性能。此電極材料即使在500 mA g-1的電流密度下，循環(huán)95圈之后，依然能夠保持467 mAh g-1的比容量。Sb/Sb2O3@C復合材料在作為鋰離子電池的負極