尖晶石型鎵酸鋅納米材料及其碳復(fù)合材料的制備及儲鋰性能的研究.pdf

1、隨著社會的發(fā)展與科技的進(jìn)步，化石燃料（煤、石油等）的過度消耗造成了嚴(yán)重的能源危機(jī)和環(huán)境污染等問題。因此，開發(fā)高效、可持續(xù)利用的新型能源已成為國內(nèi)外專家和科研工作者的研究重點。在眾多的儲能裝置中，鋰離子電池(LIBs)具有能量密度高、循環(huán)壽命長、無記憶效應(yīng)及自放電小等優(yōu)點，已普遍應(yīng)用在各類便攜式電子設(shè)備（如手提電腦、智能手機(jī)等）中。為了滿足人們對電動汽車、混合動力汽車及智能電網(wǎng)等大型電器和儲能體系的需求，探索和開發(fā)具有更高能量密度及長續(xù)航

2、能力的新型LIBs材料變得尤為迫切。過渡金屬氧化物(TMOs)具有合成方法簡單、形貌可控、理論容量高及充放電儲鋰機(jī)制多樣等優(yōu)點，備受研究人員的青睞。其中，尖晶石型雙金屬TMOs中兩種金屬協(xié)同效應(yīng)的存在，使其電化學(xué)性能比單金屬TMOs更加優(yōu)異。但是，TMOs存在自身電子導(dǎo)電性較差、首次放電不可逆容量損失大、循環(huán)過程中體積膨脹嚴(yán)重等缺點。因此，通過控制材料的微觀形貌及構(gòu)筑復(fù)合材料能有效改善LIBs的電化學(xué)性能，進(jìn)而實現(xiàn)其在LIBs中的大規(guī)模

3、應(yīng)用。
　　本論文主要從設(shè)計構(gòu)筑微納材料入手，成功合成了尖晶石型的ZnGa2O4納米立方塊和蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)的ZnGa2O4@C復(fù)合材料，并將它們作為LIBs負(fù)極材料，進(jìn)行了儲鋰性能測試。
　　(1)我們以Zn(CH3COO)2·2H2O、Ga(NO3)3·xH2O和尿素為原料，通過簡單的一步水熱法成功制備出ZnGa2O4納米立方塊，并對產(chǎn)物的物相及結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，并對ZnGa2O4納米立方塊進(jìn)行了儲鋰性能測試，探究了它作為L

4、IBs負(fù)極的可能性。ZnGa2O4納米立方塊表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性，在100 mA g-1電流密度下循環(huán)160圈后，ZnGa2O4納米立方塊的容量能夠保持在720 mAh g-1，鋰電性能優(yōu)于ZnGa2O4納米球和ZnO/Ga2O3機(jī)械混合樣。
　　(2)我們通過水解聚合的方法在ZnGa2O4納米球前驅(qū)體外包覆一層二氧化硅(SiO2)，再包覆一層間苯二酚甲醛聚合物(RF)，然后600℃碳化RF，采用NaOH溶液刻蝕掉SiO2，制備