過渡金屬氧化物-碳納米復合鋰離子電池負極材料的綠色合成.pdf

1、鋰離子電池在混合動力汽車、便攜可穿戴式電子設備中是很有前景的可持續(xù)能源儲存裝置。目前商用的鋰離子電池負極材料主要是石墨材料，但是石墨的理論比容量只有372 mAh/g，并且存在安全隱患，無法滿足人們對于鋰離子電池高容量和安全性的需求。高性能鋰離子電池主要依賴于電極材料的結構設計和性能，亟需研究具有高比容量、循環(huán)性能好、安全可靠的鋰離子電池負極材料。與石墨材料相比，過渡族金屬氧化物（如氧化錳、氧化鐵、氧化鎳、氧化銅等）具有更高的比容量，價

2、格低廉，安全穩(wěn)定性好，是實現(xiàn)高倍率、高容量、循環(huán)穩(wěn)定的鋰離子電池的潛在負極材料。但是，由于過渡金屬氧化物其電子導電率較差，并且在充放電過程中產生較大體積變化，導致材料粉體化，產生不可逆容量損失，影響電池的首次庫侖效率、倍率性能、以及循環(huán)穩(wěn)定性。目前改善過渡金屬氧化物鋰離子電池負極材料鋰電性能的主要方法有材料納米化以及與碳材料復合。構筑過渡金屬氧化物/碳納米復合材料一方面能夠提供導電基質，有效改善過渡金屬氧化物導電性差的不足，另外一方面可

3、以作為緩沖介質，有效緩解過渡金屬氧化物由于體積變化導致的容量衰減。主要研究內容如下:
　　(1)采用雙官能團丙烯酸酯單體作為反應介質和碳源，以四水醋酸錳作為氧化錳前驅體，將醋酸錳與丙烯酸酯單體在分子水平均勻混合，進而結合可見光引發(fā)聚合，通過氬氣氣氛煅燒，制備了形貌可控，不同氧化錳納米粒子含量的氧化錳/碳納米復合材料。研究發(fā)現(xiàn)與純碳材料相比，氧化錳/碳復合材料的質量比容量、首次庫倫效率、振實密度以及體積比容量得到了有效提高。

4、　　(2)采用雙官能團丙烯酸酯單體作為反應介質和碳源，以鈦酸四異丙酯(TTIP)作為二氧化鈦前驅體，將鈦酸四異丙酯與丙烯酸酯單體在分子水平均勻混合，進而結合可見光引發(fā)聚合，通過氬氣氣氛煅燒，制備含有超小二氧化鈦納米粒子，并且二氧化鈦納米粒子在碳基質中均勻分散，不同二氧化鈦含量的二氧化鈦/碳納米復合材料。研究發(fā)現(xiàn)復合材料鋰電性能與二氧化鈦在復合材料中的質量分數(shù)有關。當二氧化鈦在復合材料中的質量百分數(shù)為42％時，二氧化鈦/碳納米復合材料的倍