过渡金属氧化物的制备及其电化学性能的研究
【摘要】：锂离子电池和超级电容器是目前最受关注的两种新能源存储设备。负极材料是决定它们性能的关键因素之一,由于实际应用的碳素材料存在理论比容量小,安全性能差等缺点越来越不能满足先进负极材料的需求。过渡金属氧化物(尤其NiO、CoO)具有理论比容量高,循环稳定性能好等优点,是非常有前景的负极材料,但该材料目前还存在着导电性能差,结构容易发生变化等问题。本文采用水热方法,通过加入不同的试剂调控材料的结构、形貌和尺寸来改进过渡金属氧化物NiO、CoO的电化学性能。做了如下主要工作：
(1)以乙酸镍,尿素,三乙醇胺为原料水热法制备了无规则立方相NiO纳米片。作为锂离子电池负极材料展现了优越的电化学性能,在电流密度为400mA/g,电压范围0.01-3.00V,首次放电容量为1267.5mAh/g,50次循环后,放电容量为560.0mAh/g;作为超级电容器材料,在0.01-0.40V电压范围,电流密度为16A/g的条件下,电极容量710.7F/g,3000次循环后容量保持率为70.8%。
(2)以乙酸镍,十二烷基磺酸钠,乙,二醇为原料水热法制备了海胆状NiO微纳米球。作为锂离子电池负极材料,在电流密度为100mA/g,电压范围0.01-3.00V,首次放电容量为729.8mAh/g,60次循环后,放电容量为333.8mAh/g。作为超级电容器材料,在0.01-0.40V电压范围,电流密度为12A/g的条件下,电极容量347.4F/g,3000次循环后容量保持率为75.9%。
(3)分别制备了立方形、球形和纺锤体形的微纳米结构CoO粉末,在电压范围0.01-3.00V,电流密度为800mA/g下,首次放电容量分别为1194.4mAh/g,1208.5mAh/g和1248.7mAh/g。纺锤体形CoO粉末电化学性能最佳,在0.8A/g下经过50次循环后放电容量维持率为87.3%；1.6A/g下经过50次循环放电容量维持率为77.7%。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM912;TM53
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