不同形貌金屬氧化物材料的制備及其鋰離子電池性能研究.pdf

1、目前，可充放電鋰離子電池作為一種重要的能量?jī)?chǔ)存器件，被認(rèn)為是下一代能源技術(shù)發(fā)展的核心。金屬氧化物因具有高能量密度、強(qiáng)穩(wěn)定性和長(zhǎng)壽命等優(yōu)點(diǎn)而成為鋰離子電池負(fù)極研究焦點(diǎn)。本論文通過(guò)一系列物理化學(xué)方法制備出了不同形貌金屬化合物(CuO和NiO)，F(xiàn)e2O3-SnO2/石墨烯(GNs)復(fù)合膜材料。采用一系列的表征手段對(duì)這些材料的形貌、結(jié)構(gòu)、組成等進(jìn)行了測(cè)試分析，繼而將這些材料作為鋰離子電池負(fù)極，分析其電化學(xué)性能。研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.以

2、Fe2O3-SnO2微球、氧化石墨為原料，通過(guò)物理混合、真空抽濾、熱還原三個(gè)步驟成功合成了二維多層自支撐Fe2O3-SnO2/GNs復(fù)合膜。該自支撐膜可以直接作為工作電極，不需要添加任何導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑，簡(jiǎn)化了極片制作工藝。并對(duì)Fe2O3-SnO2/GNs復(fù)合膜的電化學(xué)性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究。Fe2O3-SnO2/GNs復(fù)合膜負(fù)極材料半電池、全電池容量分別為538（循環(huán)90圈）和334 mAh g-1(循環(huán)30圈)，相較于Fe2O3、Fe2O

3、3-SnO2電極，顯示了良好的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　2.通過(guò)水浴、高溫煅燒的方法合成六面體CuO (cubic CuO)、八面體CuO(octahedral CuO)和十二面體CuO (dodecahedral CuO)，將其分別作為鋰離子電池負(fù)極材料進(jìn)行電化學(xué)性能的研究，以此探討形貌和電化學(xué)性能之間的相關(guān)聯(lián)系。在電流密度為100 mA g1條件下，cubic CuO、octahedral CuO和dodecahedral CuO電極

4、經(jīng)過(guò)100圈充放電循環(huán)，其容量分別為221、283和339 mAh g-1;且在0.1、0.25、0.5、1和2A g-1不同電流密度下，dodecahedral CuO電極放電比容量為524、413、334、256和175 mAh g-1，表現(xiàn)出了更為優(yōu)異的倍率性能。
　　3.通過(guò)模板輔助法制備出了大小均一，棱角分明，結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)的空心六面體NiO(HC-NiO)、空心八面體NiO(HO-NiO)和空心十二面體NiO (HD-NiO

5、)，將其分別作為鋰離子電池負(fù)極材料進(jìn)行了電化學(xué)性能研究。相較于HC-NiO和HO-NiO，HD-NiO表現(xiàn)出更為優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。在電流密度為100 mA g-1時(shí)，HC-NiO、HO-NiO和HD-NiO電極經(jīng)過(guò)100次循環(huán)，容量分別為652、852、980 mAh g-1;且在0.1、0.25、0.5、1和2Ag-1不同電流密度下，HD-NiO放電比容量為1179、1026、944、825和730 mAh g-1，展現(xiàn)了良