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学科主题化学工程
锂离子电池高比容量负极材料的制备与研究
武明昊
2013-11-20
导师陈剑
专业化学工程
授予单位中国科学院研究生院
学位博士
英文摘要负极材料是锂离子电池的关键材料,是影响锂离子电池性能的重要因素之一。当前,商业化的石墨类负极材料已不能满足新一代高能量密度锂离子电池的需求。因此,研究和开发可替代石墨的新型高比容量负极材料已成为锂离子电池关键材料研发的热点。本论文以具有高比容量的负极材料为研究对象,通过设计和优化材料的结构,开发合成工艺,制备出具有特殊微观形貌和纳米结构的材料,提高了材料的电化学性能,并研究了材料的微观结构与其电化学性能的关联。采用自降解模板法制备聚吡咯(PPy)纳米管,再经碳化处理制得非石墨化的碳纳米管,并研究了材料的电化学性能。用作锂离子电池负极材料时,材料表现出良好的电化学性能和循环稳定性。利用碳纳米管(CNT)的纳米空间限域作用,采用液相法还原SnCl4,制得碳纳米管内填充金属Sn的复合材料(Sn-CNT),有效缓解了在充、放电过程中由于合金和去合金化反应所导致的Sn的体积变化,同时还防止了Sn纳米颗粒的团聚,明显改善了材料的循环稳定性。材料的初始可逆比容量达630.5 mAh g-1,100次循环后比容量仍可保持413 mAh g-1。首次报道了一种利用抗坏血酸还原剂以Fe(NO3)3和草酸制备草酸亚铁的均匀沉淀法。并利用上述均匀沉淀法制备了FeC2O4与碳纳米管和石墨烯的复合材料。经热处理后制得了纳米带状Fe2O3、Fe2O3-CNTs和Fe2O3-GO复合材料。用作锂离子电池的负极材料时,Fe2O3-CNTs和Fe2O3-GO复合材料的初始可逆比容量分别为820.6和1033.9 mAh g-1;50次循环后,材料的比容量几乎无衰减;以4 A g-1的电流进行充、放电,材料的可逆比容量分别为427.7和222.3 mAh g-1。
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://cas-ir.dicp.ac.cn/handle/321008/119848
专题中国科学院大连化学物理研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
武明昊. 锂离子电池高比容量负极材料的制备与研究[D]. 中国科学院研究生院,2013.
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