氮摻雜碳-Fe3O4復(fù)合納米材料的制備及其儲(chǔ)鋰性能研究.pdf

1、隨著便攜式電子產(chǎn)品和電動(dòng)汽車的快速普及，儲(chǔ)能裝置變得越來越重要。鋰離子電池由于能量密度高、輸出功率大，對(duì)環(huán)境友好等特點(diǎn)而備受關(guān)注。傳統(tǒng)的石墨負(fù)極材料由于理論容量太低(372 mA h g-1)，遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)下需求。因此，尋找合適的電極材料成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)。Fe3O4儲(chǔ)量豐富，價(jià)格低廉，理論容量高，是非常有發(fā)展?jié)摿Φ呢?fù)極材料。然而，F(xiàn)e3O4在充放電過程中體積膨脹很大，容量衰減很快。為了緩解 Fe3O4由于體積膨脹而產(chǎn)生的容量衰減，本論

2、文采用碳包覆的方法制備了氮摻雜碳/Fe3O4納米復(fù)合材料，并研究了其作為鋰離子電池負(fù)極的性能。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴利用多巴胺在堿性條件下能夠自聚合的特點(diǎn)，首先在 Fe3O4納米顆粒表面原位聚合沉積聚多巴胺層，隨后經(jīng)高溫處理，得到氮摻雜碳包覆的 Fe3O4復(fù)合納米顆粒。該復(fù)合納米顆粒在在200 mA g-1的電流密度下循環(huán)200圈之后，其容量依然高達(dá)823mAhg-1，比未包覆的Fe3O4納米顆粒（容量幾乎為0）高很多。倍率

3、測(cè)試表明：在2Ag-1的電流密度下，其容量依然還有254mAhg-1。研究結(jié)果顯示，氮摻雜碳包覆可以極大提高Fe3O4納米顆粒的循環(huán)穩(wěn)定性。⑵基于羧基功能化的聚苯乙烯微球的模板和錨定作用，制備鑲嵌超細(xì)Fe3O4納米顆粒的空心納米碳球，并研究了其作為鋰離子電池負(fù)極材料的性能。主要分為兩部分：采用熱還原法，利用羧基的錨定作用，在聚苯乙烯微球上原位負(fù)載 Fe3O4納米顆粒。結(jié)果表明Fe3O4納米顆粒均勻地分布在聚苯乙烯微球上，且其粒徑非常均勻

4、。在其基礎(chǔ)上，我們又探索了其他的金屬氧化物比如：氧化鋅，氧化銅。結(jié)果表明，這些金屬氧化物都能很好地負(fù)載在聚苯乙烯微球上，具有很好地普適性；以磁性聚苯乙烯微球?yàn)樵牧希谄浔砻嬖痪酆铣练e多巴胺，然后碳化，除去聚苯乙烯模板，制備了Fe3O4@HCNS。結(jié)果表明：Fe3O4顆粒的粒徑大約為5納米且均勻地鑲嵌在中空納米碳球內(nèi)壁。電池性能測(cè)試表明：其比容量隨著循環(huán)圈數(shù)的增加而增加，在1000mAg-1的電流密度下循環(huán)200圈之后，比容量高達(dá)13