過渡金屬氧化物負(fù)極材料的制備和性能研究.pdf

1、鋰離子電池?fù)碛心芰棵芏雀?、無記憶效應(yīng)、循環(huán)壽命長等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用。信息終端產(chǎn)品和新能源汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展離不開更高性能鋰離子電池的支持，開發(fā)具有優(yōu)良綜合性能的負(fù)極材料是提升鋰離子電池性能的重要方式之一。過渡金屬氧化物的理論比容量高于商業(yè)用石墨負(fù)極，有望實(shí)現(xiàn)高能量密度電池。但高能量密度往往伴隨著導(dǎo)電性差、體積變化大的問題，限制了此類材料的實(shí)際應(yīng)用。數(shù)據(jù)表明，通過納米化、復(fù)合化和結(jié)構(gòu)控制等方法可改善過渡金屬氧化物的儲鋰性能。本文通過合成工

2、藝的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，制備了具有特殊結(jié)構(gòu)的過渡金屬氧化物及復(fù)合物，并研究了其電化學(xué)性能。主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）采用乙醇/水混合溶劑熱法，在較低溫度下制備了氧化鎳前驅(qū)體堿式碳酸鎳，不同乙醇/水體積比得到的前驅(qū)體形貌差異較大，經(jīng)試驗(yàn)得到最優(yōu)體積比為1:1。再結(jié)合熱分解制備了由片層組成的NiO中空微球。表征結(jié)果顯示NiO由納米片組裝而成，具有中空結(jié)構(gòu)，且具有較大的比表面積（101.84m2/g）。電化學(xué)性能測試結(jié)果顯示，在100mA/

3、g的電流密度下，100次循環(huán)后比容量保持在415mAh/g，且具有較好的倍率性能。
　　（2）采用簡單的一步水熱法和進(jìn)一步的熱分解制備了花球狀NiO/ZnO復(fù)合材料。表征結(jié)果顯示NiO/ZnO是由納米片組裝而成，呈花球狀，具有較大的比表面積（82.41m2/g）。電化學(xué)性能測試結(jié)果表明，NiO/ZnO復(fù)合材料的性能優(yōu)于純NiO和純ZnO負(fù)極材料，在100mA/g的電流密度下，50次循環(huán)后比容量穩(wěn)定在508mAh/g，高于純NiO和

4、純ZnO的值（427mAh/g和269mAh/g）。
　　（3）采用水熱法制備了Co3O4亞微米球，并通過St?ber法在Co3O4亞微米球表面包覆SiO2，然后通過葡萄糖碳化的方式在SiO2表面包覆碳層。最后用氫氧化鈉溶液將SiO2層去除，得到了蛋黃-蛋殼型Co3O4@C。表征結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)成功制備了具有蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)的Co3O4@C復(fù)合材料，其中碳的質(zhì)量百分含量為10.5％。蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)可以有效地緩沖在充放電時(shí)Co3O4@C