有機負極材料對苯二甲酸鈷的電化學儲能特性研究.pdf

1、有機材料可回收，來源廣，且分子結(jié)構(gòu)可設計，是新型電極材料的首選。本文以羰基化合物對苯二甲酸鈷為研究對象，在總結(jié)了羰基化合物的最新研究進展基礎上，從電化學性能、儲鋰機制、球磨復合改性和儲鈉/鉀性能四個方面研究對苯二甲酸鈷的儲能特性。
　　首先，本論文用簡單的陽離子置換法制備出二水合對苯二甲酸鈷（CoTP·2H2O）和無水對苯二甲酸鈷（CoTP）純相，并就二者的儲鋰性能展開工作。CoTP·2H2O與CoTP具有合適的放電平臺，分別在0

2、.77V和0.7V（vs Li+/Li）左右。通過對比二者的晶體結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性和微觀形貌發(fā)現(xiàn)，結(jié)晶性差的CoTP表現(xiàn)出比結(jié)晶性更好的CoTP·2H2O更好的電化學性能。CoTP·2H2O的首周放電比容量高達1959mAh/g，且比容量衰減持續(xù)近十周。而CoTP則表現(xiàn)出更好的循環(huán)性能和倍率性能，其穩(wěn)定可逆比容量高達700mAh/g，循環(huán)30周后的容量保持率為95.8％。就CoTP的脫嵌鋰機理研究表明，不僅羰基可以儲鋰，Co2+和苯環(huán)上的H

3、+也能被Li+可逆地取代，使對苯二甲酸鈷有遠高于傳統(tǒng)對苯二甲酸鹽的比容量。
　　其次，本論文制備了不同比例的CoTP·2H2O/Super P和CoTP/Super P球磨復合物，以期提高對苯二甲酸鈷的導電性。不論是CoTP·2H2O還是CoTP都以Super P質(zhì)量比為10%時的改性效果最好。球磨后對苯二甲酸鈷的顆粒尺寸減小，同時導電性好的Super P抑制了對苯二甲酸鈷顆粒的團聚。如此，不僅縮短了Li+的傳輸路徑，也提高了電極

4、材料的電子電導，進而減小對苯二甲酸鈷的極化，倍率性能得到提升。改性后，CoTP在電流密度為150mA/g時的可逆比容量高達1000mAh/g。
　　最后，針對鋰資源匱乏及成本高的問題，本論文還探討了CoTP的儲鈉和儲鉀特性。結(jié)果表明CoTP不僅可以可逆地脫嵌鈉離子（Na+），還可以儲存鉀離子（K+）。二者的放電平臺分別在0.3V（vs Na+/Na）和0.25V（vs K+/K）左右。但CoTP在儲鈉/鉀時的極化很大，首周庫倫效率