納米碳片的制備及其儲鋰性能研究.pdf

1、鋰離子電池的廣泛使用極大地改變了人們的生活方式，而不斷涌現(xiàn)的現(xiàn)代電動器件對電池性能也提出了越來越高的要求。石墨是傳統(tǒng)鋰離子電池的典型負(fù)極材料，但存在理論比容量（372 mA h g-1）比較低的缺點。納米碳片不僅具有良好的導(dǎo)電性和優(yōu)異的穩(wěn)定性，而且具有開放的表面、高的比表面積、豐富的活性位等諸多優(yōu)點，在高能量密度鋰離子電池負(fù)極材料領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。本論文以具有新穎結(jié)構(gòu)和特殊組成的納米碳片創(chuàng)制為核心，制備得到了兼具高石墨化程度和大

2、比表面積的分級孔納米碳片，以及納米碳片復(fù)合結(jié)構(gòu)（鑲嵌有空心Co3O4納米球），主要研究內(nèi)容如下：
　　基于廢棄樹脂的高附加值利用，以FeCl3·6H2O為催化劑、ZnCl2為活化劑，一步催化活化制備了分級多孔納米碳片。該材料實現(xiàn)了高石墨化程度（拉曼光譜，ID/IG=0.48）和大比表面積（2109 m2 g-1）的有機融合。實驗表明，高石墨化程度源于鐵的催化石墨化作用，有利于電子在電極材料上的快速轉(zhuǎn)移；大比表面積得益于ZnCl2與

3、FeCl3·6H2O的協(xié)同造孔效應(yīng)。用作鋰離子電池負(fù)極材料時，該納米碳片在500 mA g-1的電流密度下展現(xiàn)出約1100 mA h g-1的比容量，且穩(wěn)定循環(huán)150圈無明顯衰減。在2000 mA g-1的高電流密度下進行300次循環(huán)充放電后，該材料比容量可穩(wěn)定在約400 mA h g-1。本論文將廢棄樹脂轉(zhuǎn)化為高性能納米碳片，為廢棄樹脂的高附加值利用提供了一種新思路。
　　通過一種簡單的水熱-炭化工藝，利用催化水熱和Kirken

4、dall效應(yīng)，成功制備了基本結(jié)構(gòu)單元為內(nèi)嵌有Co3O4中空納米球的納米碳片花狀組裝體。該材料實現(xiàn)了Co3O4的超高量負(fù)載（83wt%）。用作鋰離子電池負(fù)極材料時，該花狀組裝體在500和1000 mA g-1的電流密度下穩(wěn)定循環(huán)400圈之后，分別保持約750和700 mA h g-1的高比容量。這種良好的電化學(xué)性能歸因于零維中空納米球、二維納米碳片及三維結(jié)構(gòu)間的協(xié)同效應(yīng)。本論文證明了多級結(jié)構(gòu)耦合策略在高性能鋰離子電池電極材料的設(shè)計中具有明