收藏本站
《齐鲁工业大学》 2017年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

氮硫掺杂碳/氧化亚钴复合材料的制备及电化学性能研究

李凡燕  
【摘要】:与传统的碳材料相比,氧化亚钴作为锂离子电池负极材料具有理论比容量高,成本比较低,对环境友好等优势。但在充放电循环过程中其体积膨胀以及颗粒聚集较为严重,导致了较差的电化学稳定性与循环性。碳材料的掺杂或者复合可以在一定程度上增加其导电性以及改善其电化学性能。本文主要采用导电高分子碳化后的材料与Co O进行掺杂或复合,最终得到电化学性能优异的锂离子电池负极材料。本论文的主要内容有:(1)采用Co(CO_3)_(0.5)(OH)·0.11H_2O针状纳米棒作为自牺牲模板成功合成一种新型的具有分层孔结构的同轴CoO@N掺杂碳纳米管材料(HP CoO@NC Nt)。其制备过程简单,高效,易于操作。具有狭缝孔的氮掺杂碳材料在CoO纳米管表面上形成均匀的涂层。正由于HP CoO@NC Nt碳壳和分层孔结构,最终HP CoO@NC Nt作为锂离子电池的负极材料表现出了优异的循环稳定性和高倍率性能。即使在2000mA g~(-1)的高电流密度时,经1000次循环后仍然可以保持523.4mAh g~(-1)的可逆容量,在2~1000次循环中具有高达?100%的容量保持率。这项工作可以为其他氧化物材料@碳复合材料的储能和应用上提供新思路。(2)通过一锅水热法成功制备了具有特殊海胆结构的CoO/Co/N掺杂碳(NCm)复合材料,并结合使用聚苯胺(PANI)链作为模板和碳(氮)源,制备方法简单易行。EDX结果证明氮掺杂碳基体和金属Co均匀分布在整个结构中,NCm提供较高导电性并且可以缓冲充电/放电过程中的体积膨胀。由于氮掺杂碳材料和金属钴的掺杂,CoO/Co/NCm复合材料作为锂离子电池负极在高倍率下表现出优异的循环稳定性。甚至在超高的电流密度:5A g~(-1)时进行测试,并且经过1000次循环后,其可逆容量仍然高达811.2mAh g~(-1),库仑效率约为100%。所形成的多孔CoO/Co/NCm负极可以用于二次电池大规模应用。(3)通过原位聚合聚噻吩中间体和退火过程,合成了CoO@S掺杂碳纳米棒(CoO@SC Nr)复合材料。聚噻吩作为硫源和碳源,可以增加CoO@SC Nr负极材料导电性并且稳定其结构,最终改善电化学性能。CoO@SC Nr负极材料在电流密度高达2000 mA g~(-1)时,700次充放电循环后,其可逆容量仍然可达到511.3 mAh g~(-1)。这项工作是第一次应用将聚噻吩的碳化材料作为硫源和碳源与氧化亚钴进行复合,这种方案可以为其他过渡金属氧化物的材料以及性能改进方面提供一定指导价值。
【学位授予单位】:齐鲁工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TB332;TM912

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;新技术与成果[J];金属通报;1997年13期
2 王含渊;电池级氧化亚钴、四氧化三钴的研制成果通过技术鉴定[J];矿冶;2002年03期
3 柏大伟;何雨石;阳炳检;廖小珍;马紫峰;;石墨烯纳米片-氧化亚钴负极材料制备与表征[J];电源技术;2011年02期
4 刘明宝;段理祎;印万忠;;电极材料添加剂氢氧化亚钴的合成及应用研究[J];矿冶;2011年03期
5 张勇;霍庆媛;王力臻;张爱勤;宋延华;;LiFePO_4/MWNTs/BC复合材料的制备及电化学性能[J];热加工工艺;2012年24期
6 李仕群;胡佳山;;粉煤灰物理化学性能评述[J];山东建材学院学报;1989年01期
7 戴忠旭,詹晖,周运鸿,桂嘉年,王仁卉;尖晶石锂锰氧化物中氧缺陷对材料电化学性能的影响[J];武汉大学学报(理学版);2003年03期
8 龚茜,谭攸庚;钌钛锡氧化物阳极表面形态及电化学性能研究[J];氯碱工业;1995年05期
9 屠德周;雷永泉;陈立新;吕光烈;魏范松;;退火处理对La-Mg-Ni-Co合金电化学性能的影响[J];浙江大学学报(工学版);2007年03期
10 余祖孝;陈建;郝世雄;韩选平;;添加剂对铝阳极电化学性能的影响[J];电源技术;2007年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郄富昌;彭庆文;唐致远;;锂离子电池负极材料Li_2ZnTi_3O_8/C纳米颗粒的制备及其电化学性能[A];第30届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2013年
2 李良超;郝仕油;林秋月;应桃开;;纳米氧化锰的制备及其电化学性能研究[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
3 刘志超;党海军;陈广宇;张自禄;;氟化石墨的制备与电化学性能[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(上集)[C];2005年
4 张森;李志勇;;氟化处理对储氢合金电化学性能的影响研究[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(下集)[C];2005年
5 季益刚;周益明;邵阳;戴跃华;俞燕青;王青;唐亚文;陆天虹;沈涛;;氢氧化镍的低热固相合成及其电化学性能[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(上集)[C];2005年
6 董怡辰;王振波;秦华;;炭包覆对动力锂离子电池正极材料电化学性能影响[A];第22届炭—石墨材料学术会论文集[C];2010年
7 侯磊;吴茂;何新波;曲选辉;;碳含量对磷酸钒锂电化学性能的影响[A];第30届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2013年
8 邹红丽;招睿雄;沈培康;;钨掺杂LiFePO_4的合成和电化学性能研究[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年
9 樊小勇;江宏宏;黄令;孙世刚;;电镀锡作为锂离子电池负极材料的电化学性能研究[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(上集)[C];2005年
10 王婷;曹中秋;边静;;镁铝储氢电极合金的制备及电化学性能研究[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(下集)[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 中心;电池级氧化亚钴、四氧化三钴研制获突破[N];中国有色金属报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 卢桂霞;过渡金属氧化物锂离子电池负极材料的制备及其电化学性能研究[D];山东大学;2015年
2 胡梅娟;金属氧化物基锂/钠离子电池负极材料制备与电化学性能研究[D];浙江大学;2014年
3 刘芳延;基于综纤维素制备炭基复合材料及其电化学性能研究[D];东北林业大学;2015年
4 江小剑;基于脱合金法的锰基微纳结构的构筑及其电化学性能研究[D];山东大学;2015年
5 王聪;锂离子电池电极材料Li_3V_2(PO_4)_3的制备及其电化学性能改性研究[D];北京化工大学;2015年
6 莫润伟;高性能锂离子电池正极材料LiV_3O_8的制备及其电化学性能研究[D];哈尔滨工业大学;2014年
7 历彪;钛的含氟氧化物及其锂化产物纳米粒子的合成、表征与电化学性能研究[D];中国科学技术大学;2015年
8 张春艳;复杂结构过渡金属氧化物及其复合物锂离子电池负极材料的制备及电化学性能[D];安徽大学;2016年
9 陶石;基于聚阴离子型锂/钠离子电池正极材料的结构调制及电化学性能研究[D];中国科学技术大学;2016年
10 司露露;碳复合钼基、钒基电极材料的制备及其电化学性能研究[D];中国科学技术大学;2016年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李凡燕;氮硫掺杂碳/氧化亚钴复合材料的制备及电化学性能研究[D];齐鲁工业大学;2017年
2 蔡少波;钴基三元过渡金属氧化物锂离子电池负极材料的制备及电化学性能研究[D];西北大学;2017年
3 栗志同;钒基材料的合成、表征及其电化学性能研究[D];华南理工大学;2015年
4 王莎;多巴胺炭球及MOFs@硫复合材料的制备及其Li-S电池电化学性能研究[D];华南理工大学;2015年
5 燕平;氢驱动化学反应法制备Li_xal_ySi_z锂离子电池负极材料及其电化学性能[D];浙江大学;2015年
6 杜志玲;掺氮多孔碳的制备及其电化学性能研究[D];燕山大学;2015年
7 宋巧兰;新型离子液体的制备及其电化学性能研究[D];陕西科技大学;2015年
8 黄文静;新型导电聚合物-石墨烯电极材料的制备及电化学性能研究[D];南京理工大学;2015年
9 康怡然;纳米二氧化锰/碳材料复合电极材料的制备及其电化学性能的研究[D];郑州大学;2015年
10 张亦弛;低维氧化钼纳米材料微观结构及其电化学性能研究[D];南京理工大学;2015年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026