多孔Fe3O4復(fù)合材料的制備及其儲(chǔ)鋰性能研究.pdf

1、SYNTHESIS0FPOROUSFe304CoMPoSITESFoRLITHIUMIoNBATTERIESADissertationSubmittedtoZhejiangUniversityofTechnologyinApplicationforDegreeofMasterinMaterialsChemistryByHuaqingGuSupervisedbyProfWenkuiZhangAssociateProfessorYongpi

2、ngGanCollegeofMaterialsScienceandEngineering，ZhejiangUniversityofTechnologyHangzhou，PRChinaApril2014摘要多孔Fe304復(fù)合材料的制備及其儲(chǔ)鋰性能研究摘要過(guò)渡金屬氧化物具有容量高，資源豐富等特點(diǎn)，被認(rèn)為是下一代鋰離子電池的理想負(fù)極材料。然而，過(guò)渡金屬氧化物在反復(fù)的充放電過(guò)程中體積膨脹嚴(yán)重，材料結(jié)構(gòu)易坍塌甚至粉末化，嚴(yán)重影響其循環(huán)性能。此外，

3、過(guò)渡金屬氧化物一般為半導(dǎo)體，電子導(dǎo)電率很低，電化學(xué)反應(yīng)緩慢，在高倍率充放電過(guò)程中容量衰減迅速。為了克服上述問(wèn)題，本文以Fe304為研究對(duì)象，通過(guò)構(gòu)建多孔／空心復(fù)合結(jié)構(gòu)模型，改善材料的電化學(xué)性能，主要研究結(jié)果如下：(1)采用一種簡(jiǎn)便的水熱合成方法制備介孔Fe304亞微米球，并提出了基于自腐蝕機(jī)制的生長(zhǎng)機(jī)理。并以葡萄糖為碳源，通過(guò)水熱反應(yīng)制備了Fe304(2i!C亞微米球。該材料作為鋰離子負(fù)極材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能：在100mAg‘1的

4、電流密度下經(jīng)50次循環(huán)后，可逆比容量仍高于926mAhg1即使在1000mAgJ的電流密度下，放電比容量還能保持710mAhg～。優(yōu)異的電化學(xué)性能主要?dú)w因于Fe304@C獨(dú)特的介孔結(jié)構(gòu)和均勻連續(xù)的碳層。Fe304@C的多孔結(jié)構(gòu)不僅能使電解液更好的滲透，還能縮短鋰離子的擴(kuò)散距離。同時(shí)，碳層不僅極大增加材料的導(dǎo)電性能，同時(shí)緩解充放電過(guò)程中的體積膨脹，保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和完整性。(2)以TiF4為前驅(qū)體，采用水熱合成的方法制備了Fe304／Ti