納米Co、Ni、Mo氧化物、硒化物的制備及其在鋰離子電池負(fù)極材料中的應(yīng)用研究.pdf

1、鋰離子電池作為一種高效的新型綠色環(huán)保儲(chǔ)能器件，廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備市場(chǎng)，在電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能電站等新能源領(lǐng)域也有廣闊的市場(chǎng)空間。因此，人們對(duì)鋰離子電池的各種性能提出了更高的要求，如能量密度高、充放電速度快、循環(huán)壽命長、安全性能好等等?；谝陨媳尘?，本文以提高鋰離子電池的比容量、循環(huán)性能和倍率性能為目的，通過水熱法成功制備出一系列高性能的負(fù)極材料，具體研究內(nèi)容如下：
　?、偻ㄟ^水熱法探討了不同CoMoO4含量對(duì)CoMoO4NP/rG

2、O納米復(fù)合材料的儲(chǔ)鋰性能的影響，隨著CoMoO4含量的增加，CoMoO4納米顆粒越變?cè)酱螅茐牧耸┑目谞罱Y(jié)構(gòu)，堵塞了石墨烯通過自組裝過程形成的多孔通道，進(jìn)而阻礙了鋰離子的嵌入，并表現(xiàn)出較差的電化學(xué)性能。通過電化學(xué)測(cè)試分析，最終得出當(dāng)復(fù)合物中CoMoO4含量為74％時(shí)，CoMoO4NP/rGO負(fù)極表現(xiàn)出較高的比容量和較好的循環(huán)性能：在74mA g-1電流密度下，比容量為920mAh g-1；在740mA g-1電流密度下，比容量為66

3、0mAh g-1。此外，在740mA g-1高電流密度下，經(jīng)600次充放電循環(huán)后，僅有8.7%的容量衰減，是一種具有潛在應(yīng)用價(jià)值的鋰離子電池負(fù)極材料。
　?、谑褂盟疅岱ú⑤o助冷凍干燥法制備出氣凝膠式的MoSe2/rGO的納米復(fù)合材料，并研究了其儲(chǔ)鋰性能。復(fù)合材料中MoSe2也為層狀薄膜結(jié)構(gòu)，石墨烯的加入提高了MoSe2的比表面積。MoSe2/rGO的納米復(fù)合材料比純MoSe2和rGO表現(xiàn)出更加優(yōu)越的電化學(xué)性能：在0.1C電流密度下

4、經(jīng)過50次充放電循環(huán)后，MoSe2/rGO負(fù)極的比容量為650mAh g-1；在0.5C下600次充放電循環(huán)后，比容量仍然高達(dá)470mAh g-1，容量損失僅約10.9%，庫倫效率接近100%。其卓越的電化學(xué)性能歸因于石墨烯和MoSe2的協(xié)同效應(yīng)：復(fù)合材料中的石墨烯不僅能起到良好的導(dǎo)電作用，而且還貢獻(xiàn)了部分儲(chǔ)鋰容量，并有效緩沖了在鋰離子嵌入/脫出過程產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力；另一方面，MoSe2形成的薄膜可以作為一個(gè)空間隔層阻止了石墨烯薄膜的團(tuán)聚

5、和折疊。
　　③通過水熱法在石墨烯薄膜上成功制備出CoSe2納米棒，作為鋰離子電池負(fù)極材料，與純CoSe2相比，CoSe2/rGO復(fù)合材料表現(xiàn)出較高的容量和較好的循環(huán)穩(wěn)定性：在0.1C（1C=670mA g-1）電流密度下，70次循環(huán)后比容量高達(dá)1228.07mAh g-1；在1C下，經(jīng)過1000次充放電循環(huán)后，剩余比容量為407mAh g-1，容量保留率為60.3%。關(guān)于CoSe2/rGO復(fù)合物性能的提高可能有以下幾個(gè)原因：石墨

6、烯在復(fù)合物中類似于一個(gè)導(dǎo)電的網(wǎng)絡(luò)，提高了樣品的導(dǎo)電性，并縮短了鋰離子的擴(kuò)散路徑，加快了電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)；其次，與石墨烯的復(fù)合使樣品具有較大的比表面積，使活性物質(zhì)和電解液的接觸面積變大，擁有大量的Li+反應(yīng)活性位點(diǎn)，提高了活性物質(zhì)的利用率。
　?、苎芯苛私Y(jié)構(gòu)可控的CoNiO/TiO2一體化電極材料的制備方法，并對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的表征。通過控制水熱反應(yīng)的時(shí)間，在生長有TiO2納米管的鈦片集流體上原位生長結(jié)構(gòu)可控的CoNiO納米線

7、，得到一體化的電極材料。結(jié)果表明，電極材料中CoNiO納米線間豐富的空隙有利于電解液的擴(kuò)散，可加速鋰離子擴(kuò)散到電極表面，緩解了CoNiO納米線在電化學(xué)過程中的體積膨脹；CoNiO活性物質(zhì)緊密有效地附著于具有TiO2納米管的鈦片集流體上，有利于電子傳輸，使CoNiO/TiO2一體化電極具有更優(yōu)異的電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，具有極高的面積比容量，在高電流密度0.2mA cm-2下，經(jīng)60次充放電循環(huán)，比容量為362μAh cm-2，約1097mAh