鈷基和錫基氧化物的制備及其作為鋰離子電池負(fù)極材料的研究.pdf

1、鋰離子電池具有電壓高，體積小，無(wú)環(huán)境污染，和電池容量大等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車、各種便攜式電子設(shè)備以及航天航空器件等方面。市場(chǎng)上大部分的負(fù)極材料為碳基材料，但是它的電池性能已達(dá)到372 mAhg-1的理論比容量極限。研究發(fā)現(xiàn)，過(guò)渡金屬氧化物負(fù)極材料鈷的理論比容量達(dá)到890 mAhg-1，而錫基材料氧化物更是達(dá)到790 mAhg-1，成為現(xiàn)在研究的熱點(diǎn)。但是負(fù)極材料在充放電過(guò)程中伴隨大的體積變化，引起材料結(jié)構(gòu)的粉碎，致使容量迅速衰減，表

2、現(xiàn)出較差的循環(huán)性能。所以在獲得高容量的同時(shí)，如何提高負(fù)極材料的循環(huán)穩(wěn)定性，是現(xiàn)在材料的研究重點(diǎn)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴研究了多孔結(jié)構(gòu)的Co3O4納米材料對(duì)電池循環(huán)性能的研究，采用水熱法和隨后的熱處理制得具有多孔結(jié)構(gòu)的Co3O4，在高電流密度1 Ag-1電流密度下，200次循環(huán)后500℃處理得到Co3O4比容量仍有897 mAhg-1，高于理論比容量(890 mAhg-1)顯示了良好的循環(huán)性能。而800℃處理的材料，相同電流密

3、度，200次循環(huán)后，比容量?jī)H為195mAhg-1。⑵研究了N摻雜C對(duì)鋰離子電池循環(huán)性能的影響。通過(guò)常溫制得前驅(qū)體MOFs和隨后的兩步熱處理得到空心結(jié)構(gòu)的N-C/Co3O4。將N-C/Co3O4和Co3O4材料分別組裝成電池。制備的空心球結(jié)構(gòu)的N-C/Co3O4納米材料，在1 Ag-1電流密度下，首次放電比容量為1573 mAhg-1，150次循環(huán)后比容量還有1317 mAhg-1,表現(xiàn)出良好的循環(huán)性能，這也許是目前報(bào)道在如此大電流下性能

4、表現(xiàn)最好的材料了。而純Co3O4材料在相同電流密度下150次循環(huán)后可逆比容量?jī)H有884 mAhg-1。⑶采用簡(jiǎn)單水熱合成方法和隨后不同的熱處理溫度成功制備出空心球結(jié)構(gòu)的SnO2和顆粒結(jié)構(gòu)的SnO2，對(duì)它們電化學(xué)性能進(jìn)行系統(tǒng)研究及比較。結(jié)果表明，熱處理溫度為500℃而得到空心球結(jié)構(gòu)的SnO2具有比較好的循環(huán)穩(wěn)定性和較高的可逆容量，首次放電比容量可達(dá)1910 mAhg-1，在電流密度500 mAg-1的條件下循環(huán)40次后實(shí)際比容量仍能保持在