鈷基三元過渡金屬氧化物鋰離子電池負(fù)極材料的制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、鋰離子電池具有高能量密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此在各個(gè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。但是，當(dāng)前常用的鋰離子電池負(fù)極材料主要是石墨類材料，由于其理論容量較低，不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的需求。因此，尋找新型具有高充放電容量和較好循環(huán)性能的負(fù)極材料至關(guān)重要。相較于石墨類負(fù)極材料，三元過渡金屬氧化物由于具有高的理論比容量，受到了人們的廣泛研究。
　　本論文以提高鋰離子電池電化學(xué)性能為目的，主要以三元過渡金屬氧化物為中心，通過對(duì)材料納米化、構(gòu)筑空心

2、結(jié)構(gòu)和復(fù)合這些方法來(lái)提高其電化學(xué)性能，具體的研究為如下三個(gè)方面:
　　1.通過一步水熱法成功合成出了多孔空心CuCo2O4納米微球和空心MgCo2O4納米微球，研究了構(gòu)筑空心結(jié)構(gòu)對(duì)其作為鋰離子電池負(fù)極材料的電化學(xué)性能影響。與實(shí)心CuCo2O4納米微球比較，多孔空心CuCo2O4納米微球表現(xiàn)出了優(yōu)異的電化學(xué)性能，在電流密度為0.1 Ag-1時(shí)，多孔空心CuCo2O4納米微球經(jīng)過150圈的循環(huán)后其可逆容量仍然保持在930 mAh g-

3、1，對(duì)于實(shí)心CuCo2O4納米微球而言僅僅經(jīng)過70圈的循環(huán)后已經(jīng)衰減到了430 mAh g-1。該結(jié)果表明，空心結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑使其儲(chǔ)鋰性能有了明顯的提高，主要原因是空心結(jié)構(gòu)具有較大的比表面積，有助于增大電解液與電極的接觸面積同時(shí)可以提供更多的存儲(chǔ)鋰的電化學(xué)活性位點(diǎn)。
　　2.利用水熱法原位復(fù)合的方法合成了CuCo2O4/rGO復(fù)合材料。相較于單純的CuCo2O4，與石墨烯進(jìn)行復(fù)合后的電極材料表現(xiàn)出了更好的循環(huán)和倍率性能。在電流密度為0

4、.5 A g-1時(shí)，CuCo2O4/rGO復(fù)合材料經(jīng)過200圈循環(huán)以后其容量仍然可以保持在900 mAh g-1，其優(yōu)異的電化學(xué)性能得益于石墨烯的引入可以緩解材料在充放電過程中的體積膨脹同時(shí)也可以克服納米粒子的團(tuán)聚。
　　3.以空心碳微球?yàn)槟０澹缓笸ㄟ^水熱法成功合成出了空心HC@NiCo2O4復(fù)合材料。經(jīng)過熱重分析，所合成的復(fù)合材料中的碳含量為23.1％，獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使其作為鋰離子電池負(fù)極材料的時(shí)候展現(xiàn)出了優(yōu)越的電性能，在100圈