水滑石前體法過渡金屬化合物鋰離子電池負極材料的制備及電化學性能的研究.pdf

1、能源與環(huán)境的問題是全球所共同關注的兩大問題。高效、清潔的鋰離子電池已成功在移動式電子設備、電動汽車等諸多應用領域發(fā)揮著關鍵作用。近年來不斷拓寬的鋰離子電池應用范圍，迫切需求研發(fā)高容量、高倍率、長循環(huán)的鋰離子電池材料。過渡金屬化合物鋰離子電池用負極材料，雖然具有比商用碳負極材料更高的理論容量，但因普遍存在充／放電程中形變較大和導電性差的共性問題而制約著鋰離子電池性能的提升。近年來，水滑石在電化學方面引起眾多研究者的關注。本文利用高溫熱裂解

2、手段處理水滑石類化合物前體，成功制備出兩種過渡金屬化合物復合材料（MgFe2O4/ZnFe2O4、 Co9S8/Al2O3/C），顯著提高了在鋰離子電池中用作負極材料的電化學性能。論文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點如下:
　　(1)采用成核晶化隔離法宏量制備出MgZnFe-LDH前體，通過焙燒、酸蝕處理后得到MgFe2O4/ZnFe2O4納米復合材料。XRD、SEM、HRTEM研究結果表明MgFe2O4/ZnFe2O4的納米顆粒分布均一且分散

3、均勻。MgFe2O4/ZnFe2O4納米復合材料相對于物理混合的mMgFe2O4/ZnFe2O4作為鋰離子電池負極材料具有較好的循環(huán)及倍率性能。并探討了電化學性能提高的原因在于:(i)制備過程中產(chǎn)生的介孔結構，有利于在充放電的過程中電解質(zhì)溶液與電極材料的接觸;(ii)雙活性物質(zhì)互相限域，一定程度上緩沖了充放電過程中體積的變化，提高了復合物的電化學性能。
　　(2)利用水滑石的層板與層間陰離子種類的可調(diào)性，將表面活性劑型陰離子(SD

4、S)插層到水滑石Co2+Co3+Al-LDH層間，得到Co2+Co3+Al-DS-LDH前體，在惰性氣氛下焙燒后得到Co9S8/Al2O3/C納米復合材料。電化學性能測試結果表明Co9S8/Al2O3/C復合物在電流密度100 mA g-1時循環(huán)200圈后比容量能保持在970.3 mAh g-1，是第一圈充電比容量的88％。在整個可逆循環(huán)過程中庫倫效率基本保持在97％以上。Co9S8/ Al2O3/C復合物提高的電化學性能歸因于:(i)