氮硫摻雜碳-氧化亞鈷復(fù)合材料的制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、與傳統(tǒng)的碳材料相比，氧化亞鈷作為鋰離子電池負(fù)極材料具有理論比容量高，成本比較低，對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)。但在充放電循環(huán)過(guò)程中其體積膨脹以及顆粒聚集較為嚴(yán)重，導(dǎo)致了較差的電化學(xué)穩(wěn)定性與循環(huán)性。碳材料的摻雜或者復(fù)合可以在一定程度上增加其導(dǎo)電性以及改善其電化學(xué)性能。本文主要采用導(dǎo)電高分子碳化后的材料與 CoO進(jìn)行摻雜或復(fù)合，最終得到電化學(xué)性能優(yōu)異的鋰離子電池負(fù)極材料。
　　本論文的主要內(nèi)容有：
　?。?）采用Co(CO3)0.5(OH)

2、·0.11H2O針狀納米棒作為自犧牲模板成功合成一種新型的具有分層孔結(jié)構(gòu)的同軸CoO@N摻雜碳納米管材料（HP CoO@NC Nt）。其制備過(guò)程簡(jiǎn)單，高效，易于操作。具有狹縫孔的氮摻雜碳材料在CoO納米管表面上形成均勻的涂層。正由于HP CoO@NC Nt碳?xì)ず头謱涌捉Y(jié)構(gòu)，最終HP CoO@NC Nt作為鋰離子電池的負(fù)極材料表現(xiàn)出了優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和高倍率性能。即使在2000mA g-1的高電流密度時(shí)，經(jīng)1000次循環(huán)后仍然可以保持52

3、3.4mAh g-1的可逆容量，在2~1000次循環(huán)中具有高達(dá)100％的容量保持率。這項(xiàng)工作可以為其他氧化物材料@碳復(fù)合材料的儲(chǔ)能和應(yīng)用上提供新思路。
　　（2）通過(guò)一鍋水熱法成功制備了具有特殊海膽結(jié)構(gòu)的CoO/Co/N摻雜碳（NCm）復(fù)合材料，并結(jié)合使用聚苯胺（PANI）鏈作為模板和碳（氮）源，制備方法簡(jiǎn)單易行。 EDX結(jié)果證明氮摻雜碳基體和金屬Co均勻分布在整個(gè)結(jié)構(gòu)中， NCm提供較高導(dǎo)電性并且可以緩沖充電/放電過(guò)程中的體積膨

4、脹。由于氮摻雜碳材料和金屬鈷的摻雜，CoO/Co/NCm復(fù)合材料作為鋰離子電池負(fù)極在高倍率下表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。甚至在超高的電流密度：5A g-1時(shí)進(jìn)行測(cè)試，并且經(jīng)過(guò)1000次循環(huán)后，其可逆容量仍然高達(dá)811.2mAh g-1，庫(kù)侖效率約為100％。所形成的多孔CoO/Co/NCm負(fù)極可以用于二次電池大規(guī)模應(yīng)用。
　?。?）通過(guò)原位聚合聚噻吩中間體和退火過(guò)程，合成了 CoO@S摻雜碳納米棒（CoO@SC Nr）復(fù)合材料。聚噻吩