收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

一维复合纳米结构锂离子电池负极材料的制备、表征及应用

吴平  
【摘要】:一维复合纳米结构作为锂离子电池负极材料具有独特的结构优势,因此能表现出优越的循环性能、较高的比容量和倍率性能,被认为是长循环寿命、高能量密度和高功率密度的锂离子动力电池的理想选择之一。 本论文提出基于模板法的复合改性过程制备高性能一维复合纳米结构负极材料的新思路。采用Sn纳米棒、多壁碳纳米管(MWCNT)、ZnO纳米棒和FeOOH纳米棒为模板,通过简单的水热法、溶剂热法、层层自组装法及热处理过程制备出一系列一维复合纳米结构的锡基和过渡金属氧化物负极材料,包括SnO2-C复合纳米管、MWCNT-SnO2-C纳米同轴电缆、Sn-C复合纳米棒、SnS2-SiO2复合纳米棒、α-Fe2O3-Ag复合纳米棒和Fe3O4-C复合纳米棒等负极材料。由于独特的结构优势,上述一维复合纳米结构的负极材料表现出了较好的电化学性能。本论文的主要创新结果如下: (1)采用Sn纳米棒为模板,通过葡萄糖的水热碳化过程制备出SnO2-C复合纳米管。与纯的SnO2纳米管负极材料相比,SnO2-C复合纳米管负极材料表现出了较高的首次充放电效率、较好的循环性能和较高的比容量。经过50个循环,其放电比容量大约为400 mAh/g。 (2)采用MWCNT为模板,通过层层自组装法及随后的葡萄糖的水热碳化过程制备出MWCNT-SnO2-C纳米同轴电缆。与MWCNT-SnO2纳米同轴电缆负极材料相比,MWCNT-SnO2-C纳米同轴电缆负极材料表现出了较高的首次充放电效率、优越的循环性能和较高的比容量。经过65个循环,其放电比容量为462.5mAh/g。 (3)采用ZnO纳米棒为模板,通过层层自组装法制备出ZnO-SnO2复合纳米棒。进一步地,采用ZnO纳米棒为模板,通过层层自组装法及随后的葡萄糖的水热碳化过程制备出SnO2-C复合纳米管。作为锂离子电池负极材料,SnO2-C复合纳米管表现出了优越的循环性能和较高的比容量。经过180个循环,其放电比容量为410.1 mAh/g。 (4)采用Sn纳米棒为模板,通过葡萄糖的溶剂热碳化过程制备出Sn-C复合纳米棒。溶剂热碳化过程能够有效抑制Sn模板的氧化,从而获得了高纯度的Sn-C复合纳米棒。与纯的Sn纳米棒负极材料相比,Sn-C复合纳米棒负极材料表现出了较高的首次充放电效率、较好的循环性能和较高的比容量。经过20个循环,其放电比容量为806.6mAh/g。 (5)采用Sn纳米棒为模板,通过Stober方法制备出Sn-SiO2复合纳米棒。进一步地,采用Sn纳米棒为模板、SiO2为纳米反应器,通过可控的硫化过程制备出层状堆积的SnS2-SiO2和单晶的SnS-SiO2复合纳米棒。SiO2纳米反应器能够有效保护Sn模板的一维纳米结构的形貌和单晶的性质,在Sn纳米棒转变为层状堆积的SnS2和单晶的SnS纳米棒的过程中起到了关键性的作用。作为锂离子电池负极材料,SnS2-SiO2复合纳米棒表现出了优越的循环性能、较高的比容量和倍率性能。经过25个循环,其放电比容量为535.7 mAh/g, (6)采用FeOOH纳米棒为模板,通过层层自组装法及随后的热处理过程制备出α-Fe2O3-Ag复合纳米棒。与纯的α-Fe2O3纳米棒负极材料相比,α-Fe2O3-Ag复合纳米棒负极材料表现出了较好的循环性能和较高的比容量。经过180个循环,其放电比容量为549.8mAh/g。 (7)采用FeOOH纳米棒为模板,通过葡萄糖的水热碳化过程制备出Fe3O4-C和γ-Fe2O3-C复合纳米棒。碳层作为有效的纳米反应器,在FeOOH纳米棒转变为Fe3O4和γ-Fe2O3纳米棒的过程中起到了关键性的作用。作为锂离子电池负极材料,Fe3O4-C复合纳米棒表现出了较好的循环性能和较高的比容量。经过40个循环,其放电比容量为1056.2mAh/g。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 冯笑;;放心地拥抱锂电时代的到来之材料篇(Ⅱ)[J];电动自行车;2006年07期
2 王忠;田文怀;李星国;;锂离子电池锡基复合负极材料的研究进展[J];电源技术;2007年11期
3 付文莉;;锂离子电池电极材料的研究进展[J];电源技术;2009年09期
4 王丽卡;锂离子二次电池电极材料的选择[J];电池工业;1997年05期
5 冯瑞香,董华,艾新平,杨汉西;BaFeSi/C复合物作为锂离子电池负极材料的研究[J];电化学;2004年04期
6 吕成学,褚嘉宜,翟玉春,田彦文;锡基复合氧化物负极材料的研究[J];东北师大学报(自然科学版);2004年04期
7 吕成学,褚嘉宜,翟玉春,田彦文;锂离子电池锡基复合氧化物负极材料的研究[J];分子科学学报;2004年04期
8 孙竞晔;王莉;何向明;任建国;蒲薇华;姜长印;万春荣;;锂离子二次电池铜锡合金负极研究进展[J];科技导报;2006年08期
9 徐宇虹;巩桂英;马萍;张宝宏;;Li_4Ti_5O_(12)的合成及其性能研究[J];电源技术;2007年02期
10 饶睦敏;黄启明;李伟善;;锂离子电池纳米负极材料的研究进展[J];电池工业;2008年02期
11 杨建文;赵江;陈永珍;钟晖;;LiTi_2O_4用作锂离子电池负极的研究进展[J];化学通报;2008年12期
12 李昌明;赵灵智;刘志平;张仁元;李伟善;;锂离子电池碳纳米管负极材料储锂性能研究[J];化工新型材料;2009年06期
13 袁正勇;邱从平;彭振博;;锂离子电池NbSnSb负极材料的制备和性能[J];材料科学与工程学报;2010年06期
14 樊勇利;李文升;;锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的研究概况(Ⅰ)[J];电源技术;2011年01期
15 王凤飞,王新庆,杨冰,李振华,王淼;锂离子电池负极材料的研究进展[J];纳米技术与精密工程;2004年03期
16 周德凤,郝婕,马越,王荣顺;稻壳制备锂离子电池炭负极材料[J];长春工业大学学报(自然科学版);2005年02期
17 关云山;;锂离子电池锑基负极材料的研究进展[J];青海大学学报(自然科学版);2006年06期
18 张联忠;徐强;杜萍;;影响锂离子蓄电池负极SEI膜结构及性质的因素[J];电源技术;2008年01期
19 陈京才;崔燕;夏信德;童叶翔;;石墨-钛酸锂复合阳极材料的制备及性能[J];电源技术;2010年06期
20 刘斌;胡文胜;宋彬;贾殿赠;;纳米铁锡钴复合氧化物的制备与电化学性能[J];电源技术;2010年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张卫东;汪小雅;周恒辉;陈继涛;;基于铁氧化物锂离子电池负极材料的制备与性能表征[A];中国化学会第28届学术年会第10分会场摘要集[C];2012年
2 肖志平;王英;唐仁衡;肖方明;;锂离子电池新型负极材料Li_4Ti_5O_(12)的研究现状与进展[A];低碳技术与材料产业发展研讨会论文集[C];2010年
3 娄晓明;吴小珍;淳莉;王梦;张友祥;;α-FeOOH作为锂离子电池的负极材料[A];2010中西部地区无机化学化工学术研讨会论文集[C];2010年
4 谢健;赵新兵;曹高劭;;由共沉淀方法制备的FeSb_x吸放锂性能[A];2002年材料科学与工程新进展(上)——2002年中国材料研讨会论文集[C];2002年
5 胥亚楠;宋大卫;安翠华;王一菁;焦丽芳;袁华堂;;钴酸锂掺杂S作为碱性二次电池负极材料的电化学性能研究[A];中国化学会第28届学术年会第10分会场摘要集[C];2012年
6 齐智;吴锋;;SnO_2/石墨新型复合负极材料的初步研究[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
7 付丽君;张涛;吴宇平;吴浩青;;锂离子电池碳包覆负极材料的研究[A];庆祝中国硅酸盐学会成立六十周年固态离子学分会学术研讨会论文集[C];2005年
8 王捷;赵海雷;王静;王春梅;;锂离子电池用SnO_2/C复合负极材料的电化学性能研究[A];中国硅酸盐学会固态离子学分会理事会暨第一届固态离子学青年学术交流会文集[C];2011年
9 李泓;黄学杰;陈立泉;;锂离子电池高容量负极材料研究[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
10 吴宇平;张汉平;付丽君;张涛;吴浩青;;锂离子电池负极材料的研究和开发[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(上集)[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王庆红;Co-S材料在碱性溶液中的储能性能研究[D];南开大学;2012年
2 杜红梅;钴镍基材料在碱性溶液中的储能性能研究[D];南开大学;2013年
3 杨娟;超级电容电池用炭类负极材料制备及性能研究[D];中南大学;2010年
4 刘相;高容量C/Si-O-C负极材料的制备及其嵌脱锂离子机理的研究[D];国防科学技术大学;2012年
5 文钟晟;锂离子电池用高容量含硅负极材料研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2004年
6 唐宇峰;高功率锂离子电池用新型纳微分级结构Li_4Ti)5O_(12)负极材料的研究[D];上海交通大学;2010年
7 高宏权;锂离子电池用高倍率Li_4Ti_5O_(12)负极材料的合成与改性[D];中南大学;2010年
8 高鹏飞;锂离子电池硅基复合负极材料的制备及电化学研究[D];上海交通大学;2013年
9 刘艳;Co_3O_4基负极材料的制备、表征及性能研究[D];南京航空航天大学;2009年
10 侯柱锋;锂离子电池负极材料的Li嵌入性质的从头计算[D];厦门大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵丽波;锂离子二次电池负极材料CaAl_2Si_2的制备及其放电特性[D];大连铁道学院;2002年
2 王宁;机械合金化制备Mg基大容量贮氢合金电极负极材料的研究[D];西北大学;2001年
3 吴非;锂离子电池硅负极材料的碳、银修饰[D];华中师范大学;2011年
4 尹健;LiB负极材料结构与性能研究[D];中南大学;2005年
5 张盛强;从镍氢电池废弃负极材料中综合回收有价金属的研究[D];兰州理工大学;2011年
6 王崇;锂二次电池泡沫金属锂负极研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
7 谢娇娜;锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的研究[D];北京化工大学;2010年
8 杨六香;Li_4Ti_5O_(12)负极材料的合成及混合超级电容性能研究[D];南昌大学;2010年
9 吴来磊;表面复合处理对AB_5型贮氢合金结构和电化学性能的影响[D];燕山大学;2004年
10 李桂峰;锂离子电池负极固体电解质膜及负极材料相关性质的研究[D];河南大学;2001年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 祖铁楠;我镍氢电池负极材料跻身世界前列[N];中国电子报;2000年
2 记者 张兆军;低温镍氢电池即将问世[N];科技日报;2000年
3 本报记者 马庆圆;中国宝安 旗下贝特瑞拟扩产50%[N];中国证券报;2011年
4 ;800吨锂离子负极材料项目工程启动[N];中国有色金属报;2003年
5 新疆昊鑫锂盐开发有限公司 阿合买提·依明;锂离子电池正、负极材料研究进展简述[N];新疆科技报(汉);2008年
6 徐海 明山 兆军;低温镍-氢电池研制成功[N];科技日报;2001年
7 郝刚;低温镍氢电池研制成功[N];中国有色金属报;2006年
8 记者解广军;北汽集团投资鸡西的锂离子动力电池负极材料及石墨深加工项目奠基[N];鸡西日报;2011年
9 ;金属贮氢/镍电池用无钴负极材料及制备方法[N];中国有色金属报;2005年
10 首席记者 刘作明;鑫普新材料向500强说“不”[N];鞍山日报 ;2009年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978