高容量電極材料的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、鋰離子電池和超級電容器是儲能的兩個重要方向，它們的電化學(xué)性能和能量密度決定著它們今后的道路。然而，目前的儲能電極材料一方面在具有高容量的同時，它的電化學(xué)循環(huán)和倍率容量性能卻很差，需要進行改性處理;另一方面電極材料的電化學(xué)性能和儲能容量和它的形貌有著密切的關(guān)系，實現(xiàn)電極材料的形貌最優(yōu)化制備對提升電極材料電化學(xué)性能和能量密度有著重要意義。
　　1.金屬氧化物的理論儲鋰容量比較高，是石墨的2-3倍，但是它的循環(huán)性能卻很差，需要進行改性處

2、理?？沙潆婁囯x子二次電池的電化學(xué)性能主要和脫嵌鋰電極中Li的固相擴散動力問題以及材料表面特性相關(guān)。我們以油酸為碳源，發(fā)明了一種新穎的制備氧化鎳/碳復(fù)合納米片的技術(shù)，這種以油酸為碳源，氧化鎳納米片為前驅(qū)體制備的NiO@C復(fù)合材料在50次循環(huán)后仍然展現(xiàn)出883mAhg-1的可逆容量，大大改善了NiO在充放電過程中的循環(huán)衰減問題和倍率問題，制備了一種高能量密度且循環(huán)性能優(yōu)異的鋰電負極材料，并在實驗中比較了兩種不同碳包覆效果對材料的影響，對碳包

3、覆表面改性處理方式的差異提供了重要依據(jù)。
　　2.我們研究了羥磷鐵鋰結(jié)構(gòu)LiFe(PO4)(OH)xF1-x分層微球的形貌-變量的電化學(xué)性能，包括殼結(jié)構(gòu)和中空結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建。實驗結(jié)果表明材料的電化學(xué)性能會隨著其形貌的改變而明顯變化。與其它顆粒相比，由納米棒和多孔微球組成的羥磷鐵鋰微球表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能，這可以歸因于鋰離子擴散途徑被縮短，材料比表面積增大。據(jù)我們所知，這是第一次就形貌對可很好定義結(jié)構(gòu)的羥磷鐵鋰電極材料的電化學(xué)活性的影

4、響進行系統(tǒng)的研究。這種易于實現(xiàn)的合成不同形貌羥磷鐵鋰材料的方法能為進一步研究羥磷鐵鋰結(jié)構(gòu)LiFe(PO4)(OH)xF1-x形狀-變量材料的電化學(xué)性能研究提供一個有趣的平臺。
　　3.硅是自然界儲鋰容量最高的，但同時它的循環(huán)性能很差。我們從材料結(jié)構(gòu)設(shè)計入手，合成了一種柔性外殼包裹彈性內(nèi)核的核殼結(jié)構(gòu)的石墨烯包裹單顆粒硅納米結(jié)構(gòu)。通過對納米硅進行化學(xué)修飾，實現(xiàn)納米硅與氧化石墨烯的自組裝，然后采用環(huán)保的維生素C（抗壞血酸）在微波輔助下還

5、原氧化石墨烯，形成石墨烯包裹單顆粒納米硅復(fù)合材料。利用石墨烯的高比表面積、良好導(dǎo)電性和多孔結(jié)構(gòu)來抑制硅在脫嵌鋰過程中的體積膨脹，提高其電化學(xué)性能。通過對它的電化學(xué)性能研究和與純硅性能的對比驗證了石墨烯的包覆能有效改善硅的循環(huán)性能和倍率性能，為制備高能量密度硅基材料提供了思路。
　　4.為了進一步驗證材料的顆粒大小和形貌對儲能材料電化學(xué)性能的影響，我們利用簡單的靜電紡絲后空氣退火的方法制備出一維(1D)多孔ZnCo2O4納米管(PN