碳納米管與金屬氧化物復合材料的制備及儲鋰性能的研究.pdf

1、碳納米管作為新型的碳材料,擁有超強柔韌性、硬度和導電性能,不僅能夠儲鋰,同時還具備良好的鋰離子和電子的傳輸性能,在鋰離子電池工作時,能夠為鋰離子和電子的傳輸提供快速的通道,但是單純的碳納米管在容量方面并不理想。
　　金屬氧化物由于其優(yōu)良的容量特性,已經在儲能方面開始研究,有望成為鋰離子電池重要的電極材料,但是一般金屬氧化物類的電極材料的導電率很低,面對大范圍的鋰離子動力電池的應用,還需要進一步的改進。
　　將碳納米管和金屬氧

2、化物類的材料復合在一起,制備出的新型復合材料,能夠結合兩種材料的優(yōu)點,同時具有良好的導電性和高容量的特性,這將成為鋰離子電池材料的一種新思維。本文的工作重點是設計合成出兩種新型的復合材料,對材料的合成、形貌表征、電化學性能測試進行研究分析。內容如下:
　　一、Fe3O4@C/CNT材料
　　1、通過恒溫油浴加熱的方法在用酸處理過的CNTs表面生長FeOOH中間體,調整中間體生長的PH值、溶劑、溫度和反應時間,直到得到的產物形

3、貌與設想的形貌相同。再通過葡萄糖水熱的方法對中間產物外表面包覆碳層,這一過程探索葡萄糖濃度、水熱反應時間、水熱反應溫度對產物形貌的影響,經大量實驗論證得出最佳的條件,得到產物 FeOOH@C/CNT。最后將得到產物 FeOOH@C/CNT經 N2氣保護燒結得到目標產物Fe3O4@C/CNT,探究出燒結最適合的溫度、時間和升溫程序。
　　2、對復合材料進行XRD、Raman、SEM、TEM、BET和熱重分析等形貌分析,證實得到的復合

4、結構的產物與實驗設計初期相同,為類似葡萄串狀的復合材料,并且在材料表面包覆著碳層。通過循環(huán)伏安、交流阻抗、充放電循環(huán)等電化學性能測試,結果顯示復合材料Fe3O4@C/CNT與Fe3O4@C對比性能優(yōu)良,300mAg-1電流密度充放電,200次循環(huán)后,容量仍維持在693mAhg-1。
　　二、Li4Ti5O12@TiO2/CNT材料
　　1、在CNTs表面,利用鈦酸異丙酯水解的方法,均勻包覆一層二氧化鈦,不斷改進探索最佳的反應

5、時間、溫度和濃度等條件。利用水熱的方法向得到的中間產物TiO2/CNT中嵌入鋰離子。最后經過煅燒結晶得到目標產物。
　　2、對復合材料進行 XRD、SEM和熱重分析等形貌分析,證實得到的復合結構的產物與實驗設計初期相同,為核殼結構的Li4Ti5O12@TiO2/CNT。再通過通過循環(huán)伏安、交流阻抗、充放電循環(huán)等方法對復合材料進行電化學性能分析,結果顯示不同倍率1C、2C、5C、10C條件下容量分別為135 mAhg-1,130mA