高容量電極材料的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、鋰離子電池和超級(jí)電容器是儲(chǔ)能的兩個(gè)重要方向，它們的電化學(xué)性能和能量密度決定著它們今后的道路。然而，目前的儲(chǔ)能電極材料一方面在具有高容量的同時(shí)，它的電化學(xué)循環(huán)和倍率容量性能卻很差，需要進(jìn)行改性處理;另一方面電極材料的電化學(xué)性能和儲(chǔ)能容量和它的形貌有著密切的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)電極材料的形貌最優(yōu)化制備對(duì)提升電極材料電化學(xué)性能和能量密度有著重要意義。
　　1.金屬氧化物的理論儲(chǔ)鋰容量比較高，是石墨的2-3倍，但是它的循環(huán)性能卻很差，需要進(jìn)行改性處

2、理?？沙潆婁囯x子二次電池的電化學(xué)性能主要和脫嵌鋰電極中Li的固相擴(kuò)散動(dòng)力問題以及材料表面特性相關(guān)。我們以油酸為碳源，發(fā)明了一種新穎的制備氧化鎳/碳復(fù)合納米片的技術(shù)，這種以油酸為碳源，氧化鎳納米片為前驅(qū)體制備的NiO@C復(fù)合材料在50次循環(huán)后仍然展現(xiàn)出883mAhg-1的可逆容量，大大改善了NiO在充放電過程中的循環(huán)衰減問題和倍率問題，制備了一種高能量密度且循環(huán)性能優(yōu)異的鋰電負(fù)極材料，并在實(shí)驗(yàn)中比較了兩種不同碳包覆效果對(duì)材料的影響，對(duì)碳包

3、覆表面改性處理方式的差異提供了重要依據(jù)。
　　2.我們研究了羥磷鐵鋰結(jié)構(gòu)LiFe(PO4)(OH)xF1-x分層微球的形貌-變量的電化學(xué)性能，包括殼結(jié)構(gòu)和中空結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明材料的電化學(xué)性能會(huì)隨著其形貌的改變而明顯變化。與其它顆粒相比，由納米棒和多孔微球組成的羥磷鐵鋰微球表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能，這可以歸因于鋰離子擴(kuò)散途徑被縮短，材料比表面積增大。據(jù)我們所知，這是第一次就形貌對(duì)可很好定義結(jié)構(gòu)的羥磷鐵鋰電極材料的電化學(xué)活性的影

4、響進(jìn)行系統(tǒng)的研究。這種易于實(shí)現(xiàn)的合成不同形貌羥磷鐵鋰材料的方法能為進(jìn)一步研究羥磷鐵鋰結(jié)構(gòu)LiFe(PO4)(OH)xF1-x形狀-變量材料的電化學(xué)性能研究提供一個(gè)有趣的平臺(tái)。
　　3.硅是自然界儲(chǔ)鋰容量最高的，但同時(shí)它的循環(huán)性能很差。我們從材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)入手，合成了一種柔性外殼包裹彈性內(nèi)核的核殼結(jié)構(gòu)的石墨烯包裹單顆粒硅納米結(jié)構(gòu)。通過對(duì)納米硅進(jìn)行化學(xué)修飾，實(shí)現(xiàn)納米硅與氧化石墨烯的自組裝，然后采用環(huán)保的維生素C（抗壞血酸）在微波輔助下還

5、原氧化石墨烯，形成石墨烯包裹單顆粒納米硅復(fù)合材料。利用石墨烯的高比表面積、良好導(dǎo)電性和多孔結(jié)構(gòu)來抑制硅在脫嵌鋰過程中的體積膨脹，提高其電化學(xué)性能。通過對(duì)它的電化學(xué)性能研究和與純硅性能的對(duì)比驗(yàn)證了石墨烯的包覆能有效改善硅的循環(huán)性能和倍率性能，為制備高能量密度硅基材料提供了思路。
　　4.為了進(jìn)一步驗(yàn)證材料的顆粒大小和形貌對(duì)儲(chǔ)能材料電化學(xué)性能的影響，我們利用簡(jiǎn)單的靜電紡絲后空氣退火的方法制備出一維(1D)多孔ZnCo2O4納米管(PN