納米片狀Co3O4微波液相合成及儲鋰性能研究.pdf

1、電子器件的小型化、輕便化及電動汽車的需求，推動了具有高比能量密度鋰離子電池的迅速發(fā)展。而高比容量及循環(huán)性能優(yōu)異電極材料的研究與應(yīng)用成為高能量密度鋰離子電池開發(fā)的關(guān)鍵。鑒于商業(yè)碳材料低的比容量（～330mAh/g），具有高比理論容量的過渡族金屬鈷基氧化物作為高能量儲電材料受到極大重視。Co3O4具有較高理論容量(890 mAh g-1)，卻有著首次庫侖效率較低和循環(huán)穩(wěn)定性較差的缺點，可通過各種復(fù)雜的方法合成不同形貌尺寸的納米Co3O4或復(fù)

2、合材料來改善其性能。本文采用了一種簡易的微波輔助液相沉淀的方法制備了多孔納米片狀Co3O4及Cu/Co3O4復(fù)合材料，并通過XRD、SEM、BET和電化學(xué)測試等手段對其性能進(jìn)行了表征和分析。主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)采用簡單的液相沉淀法結(jié)合微波輻射合成了納米片狀β-Co(OH)2前驅(qū)體，探討了微波輻射時間以及鈷鹽濃度對前驅(qū)體生成片狀結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，微波條件下，反應(yīng)溫度60℃，反應(yīng)時間1分鐘，也可以生成納米片狀β-Co(O

3、H)2，而隨著時間的延長，其片狀形貌變化不大；而其他條件相同，鈷鹽濃度低于0.1M時難以形成片狀，當(dāng)其高于0.1M時才能形成片狀結(jié)構(gòu)。詳細(xì)研究和比較了微波輔助合成和傳統(tǒng)方法制備的Co3O4的形貌和電化學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)微波合成的納米片狀Co3O4在0.1C下首次放電容量為1204.7 mAh g-1，30次循環(huán)后可逆容量為800 mAh g-1，明顯高于傳統(tǒng)方法合成Co3O4納米顆粒的比容量。
　　(2)在無表面活性劑、無模板的條件下，

4、通過調(diào)節(jié)反應(yīng)試劑中氨水的含量，進(jìn)一步優(yōu)化微波合成β-Co(OH)2前驅(qū)體的形貌，進(jìn)而合成適宜形貌和大小的納米片狀Co3O4，改善其儲鋰性能。優(yōu)化后的Co3O4保留原來的多孔納米片狀結(jié)構(gòu)，且片狀的分布更為均勻，這使其電化學(xué)性能獲得很大提升。電化學(xué)測試表明，該材料在0.1C下第一次放電容量達(dá)到1153.33 mAh g-1，首次庫侖效率為74.8％，略高于優(yōu)化前的73.7%，100次循環(huán)可逆容量仍有922.48 mAh g-1，同時還具有良