鋰離子電池納米電極材料的研究.pdf

1、後里大學(xué)博士學(xué)位論文鋰離子電池納米電極材料的研究院系專業(yè)姓名指導(dǎo)教師指導(dǎo)小組成員完成日期化學(xué)系物理化學(xué)楊黎春吳宇平教授江志裕教授蔡文斌教授2010年4月15日摘要化石燃料的大量應(yīng)用導(dǎo)致了溫室效應(yīng)，隨著全球變?nèi)聠?wèn)題日益緊迫，節(jié)能減排成為當(dāng)今世界雖為關(guān)注的焦點(diǎn)和主題。為了降低對(duì)石油能源的依靠和二氧化碳的排放，許多國(guó)家加大了對(duì)混合電動(dòng)汽車_；5乏電動(dòng)汽車的研宄和投入，對(duì)其：E要電源設(shè)笛鏗離子電池的能量密度，特剮是功率密度提出了更高的要求。電極

2、村抖是影響鋰離子性能的關(guān)鍵。由于納米材料具有尺寸小鋰離子嵌／脫行程短，動(dòng)力學(xué)性能優(yōu)秀：比表面積大，嵌鋰活性位點(diǎn)多：大電流下充放電時(shí)電極極化程度小、可逆容量高等特點(diǎn)，鋰離子電池納米電極材料得到廣泛關(guān)注和研究。本論文從納米材料出發(fā)，以MoO。、Gc、C為研究客體，探索了多種形貌納米材料的合成條件及規(guī)律進(jìn)一步擴(kuò)充了納米材料庫(kù)：測(cè)試了它們?cè)诖箅娏髅芏认碌某浞烹娦阅?，井著重考察了M002納米材料電化學(xué)性能與其結(jié)構(gòu)形貌的關(guān)系。豐要內(nèi)容包括：l葉M0

3、03納米帶的制備和電化學(xué)性能研宄通過(guò)水熱法制各了單晶ctM003納米帶。該納米帶材料長(zhǎng)510Fm寬200～500nm厚約50nm沿著[00I】方向生長(zhǎng)。作為鋰離子電池止擻材料aMoO)納米帶在30mA／g電流密度下表現(xiàn)出264mAh／g的容量：當(dāng)電流密度上升到5000mA／g時(shí)t容量達(dá)176mAh／g(能量密度300Wh／kg，功率密度9000W／kg)50次循環(huán)后容量還能保持到114mAh惶。相比微米級(jí)MoOJ納米材料在5000mA／

4、g電流密度下容量不到70mAh／g，M002納米帶表現(xiàn)出更優(yōu)越的倍率性能。2系列M002納米材料的制備和電化學(xué)性能研究首先利用乙醇蒸汽還原法制得M002納米顆粒。相比傳統(tǒng)制備M002采用H2還原M003的方法，采用乙醇燕汽替代H2，更加便宜、安全，而且還原溫度降低，節(jié)約了能源。乙醇蒸汽在4(30七下還原MoOj得到表面有半石墨化碳包覆的粒徑約為100nm的單斜M00t顆粒。該產(chǎn)物在500mA／g的電流密度下首次充放電表現(xiàn)出約320mAh

5、／g的可逆容量20次循環(huán)幾乎沒(méi)有衰減。而H2還原M003所得M002微米顆粒在500mA／g電流密度下可逆容量不到I75mAh／g?？梢?jiàn)乙醇蒸汽還原所得的M002表現(xiàn)出良好的大電流放電性能。同時(shí)本文還關(guān)注M002一維納米結(jié)構(gòu)的合成。文獻(xiàn)報(bào)道的一維M002納米線和納米棒主要是通過(guò)電化學(xué)沉積或氣相沉積米制備返些療法比較復(fù)雜，產(chǎn)物較灘控制，產(chǎn)量低。用ctM003納米帶作為前驅(qū)體分散在水中，加入葡萄糖和乙醇后1800C反應(yīng)一段時(shí)間可得到碳包覆的