基于錳鎳基金屬氧化物的鋰離子電池負極材料合成及性能研究.pdf

1、隨著能源消耗的增長和環(huán)境污染的加劇，綠色新能源的開發(fā)需求日益迫切。鋰離子電池由于具有能量密度高、無記憶效應(yīng)、使用壽命長、自充放電低等優(yōu)點已經(jīng)成為最有希望的替代能源之一，并且在便攜式電子產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域中占據(jù)了主導(dǎo)地位。然而，為滿足高能電動汽車等應(yīng)用需求，其電池容量、高倍率性能仍需要提高。納米材料具有比表面積大、電荷傳導(dǎo)快等優(yōu)點，可以有效地提高鋰離子電池的容量和倍率性能。本論文制備了幾種具有特殊納米結(jié)構(gòu)的過渡金屬氧化物作為鋰離子電池負極材料，

2、借助掃描電鏡、透射電鏡、X-射線衍射等手段對材料形貌及電子結(jié)構(gòu)進行表征，通過充放電測試研究材料的電化學(xué)性能。
　　利用水熱法合成MnO2納米管，空心管長度約為1-2 um，直徑約為100 nm。并在此基礎(chǔ)上分別制備了SnO2-MnO2-SnO2和MnO2-Co3O4納米復(fù)合材料，TEM測試表明SnO2納米顆粒均勻的填充在MnO2納米管內(nèi)外，Co3O4納米顆粒負載在MnO2納米管外。電化學(xué)性能測試表明，0.2C倍率下充放電50圈，S

3、nO2-MnO2-SnO2復(fù)合結(jié)構(gòu)的容量比純的MnO2提高了一倍多，MnO2-Co3O4復(fù)合結(jié)構(gòu)的電池容量比純MnO2略有提高。
　　在沒有模板或表面活性劑的條件下，通過一步水熱自組裝合成了花狀結(jié)構(gòu)的氧化鎳，以時間為變量研究花狀結(jié)構(gòu)的形成，發(fā)現(xiàn)隨著反應(yīng)時間的增加片的厚度逐漸增加，形貌并未發(fā)生明顯的變化。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，通過研磨可以得到分散的具有六方結(jié)構(gòu)的二維氧化鎳納米片，直徑約200 nm，厚度約15nm。
　　在純的氧化

4、鎳材料上制備了NiO-Co3O4復(fù)合結(jié)構(gòu)，可以看到氧化鈷納米顆粒負載在六方NiO納米片上，加入不同含量的鈷鹽得到的產(chǎn)物氧化鈷顆粒密度不同。同時對兩種電極材料進行充放電測試，在0.1C倍率下NiO納米片初始放電容量和充電容量分別為1028mAhg-1和718mAhg-1，NiO-Co3O4復(fù)合結(jié)構(gòu)起始放電容量和充電容量分別為1098mAhg-1和743mAhg-1，70圈循環(huán)后NiO電極的可逆容量為259mAhg-1，相比之下NiO-Co

5、3O4復(fù)合納米結(jié)構(gòu)的容量仍能達到633mAhg-1。連續(xù)在0.1C、0.2C、0.5C、1C不同倍率下進行充放電測試，NiO電極的容量分別為556 mAh g-1、290 mAh g-1、152 mAh g-1、117mAh g-1，NiO-Co3O4復(fù)合納米結(jié)構(gòu)容量分別為663 mAh g-1、480 mAh g-1、384 mAh g-1和315 mAh g-1，當(dāng)倍率回到0.1C時，NiO-Co3O4復(fù)合材料的容量仍能達到650