氟碳包覆錳氧化物材料的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、各國(guó)飽嘗環(huán)境污染之苦后，相繼發(fā)展低污染儲(chǔ)能設(shè)備，減少化石能源的消耗。鋰離子電池發(fā)展至今在手機(jī)、筆記本及可穿戴設(shè)備等消費(fèi)電子領(lǐng)域都有成熟廣泛的應(yīng)用，近年來世界范圍更是掀起電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的全球熱潮。電子產(chǎn)品更新?lián)Q代，對(duì)鋰離子電池的要求也更高，因而我們需要發(fā)展能量密度更高、循環(huán)穩(wěn)定性能更強(qiáng)的鋰離子電池。電極材料作為鋰離子電池的重要組成部分，其組成物質(zhì)、結(jié)構(gòu)和性能具有重大影響。過渡金屬氧化物材料具有相對(duì)較高的理論容量被視為鋰離子電池負(fù)極潛力材料，

2、但其同時(shí)還存在一些材料粉化、電導(dǎo)率差及循環(huán)性能差等問題，因而對(duì)其進(jìn)行納米結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)或進(jìn)行碳包覆則是有效的改性措施。本文采用了簡(jiǎn)單的合成方法成功制備出碳包覆的納米結(jié)構(gòu)過渡金屬氧化物材料。
　　本文根據(jù)全氟磺酸樹脂分散液自相分離的特性，與錳離子進(jìn)行靜電自組裝，帶負(fù)電的磺酸根離子團(tuán)簇將其包裹從而控制氧化物顆粒的形成粒徑，碳化后從而獲得納米粒徑的MnO@ FC復(fù)合材料。測(cè)試分析了合成材料的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能，內(nèi)容和研究結(jié)果如下：
　　

3、（1）研究全氟磺酸樹脂分散液與四種不同的過渡金屬化合物（Mn、Fe、Co及Ni）進(jìn)行復(fù)合，通過簡(jiǎn)單的電化學(xué)性能表征及物相分析，選擇錳源作為最佳過渡金屬?gòu)?fù)合源。分析結(jié)果表明在100mA/g電流密度下進(jìn)行充放電循環(huán)50次，錳源復(fù)合得到材料的充電比容量最高，初始容量為466 mAh/g，且容量保持率為99.7％。物相分析結(jié)果說明四種產(chǎn)物中只有錳源和鐵源合成出氧化物，鈷、鎳氧化物在碳化過程中分別被還原成了單質(zhì)鈷和鎳。綜合表明錳源適合最適合與全氟

4、磺酸樹脂分散液復(fù)合。
　?。?）探究錳源與全氟磺酸樹脂分散液的最佳組分比，進(jìn)而對(duì)最佳組分下的MnO@ FC復(fù)合材料進(jìn)行表征與研究。通過對(duì)6種組分的反應(yīng)原液及合成材料進(jìn)行表征，C：Mn摩爾比為8:1條件下比容量最高，且此組分下的反應(yīng)原液MnO顆粒分散均勻，粒徑為4nm以下，從而確定摩爾比C:Mn=8:1為最佳組分比。
　　（3）對(duì)最佳組分下的MnO@FC復(fù)合材料進(jìn)行XPS、TEM、拉曼及電化學(xué)性能表征，表明成功合成出無定型碳包