【摘 要】
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锂离子电池在电动汽车领域的应用需要高安全性、快充性能优和使用寿命长的负极材料,而传统石墨化碳负极的安全性和快充性能较差,Nb2O5作为锂离子电池负极材料具有安全性高和倍率循环性能优的特征,被认为是一种优良的锂离子动力电池负极材料。然而,Nb2O5低的固有电导率和离子扩散系数限制了其在大电流密度下的电化学性能。针对Nb2O5上述缺陷,本论文从制备和改性两个方面来提高其电化学性能。论文主要的研究结果如
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锂离子电池在电动汽车领域的应用需要高安全性、快充性能优和使用寿命长的负极材料,而传统石墨化碳负极的安全性和快充性能较差,Nb2O5作为锂离子电池负极材料具有安全性高和倍率循环性能优的特征,被认为是一种优良的锂离子动力电池负极材料。然而,Nb2O5低的固有电导率和离子扩散系数限制了其在大电流密度下的电化学性能。针对Nb2O5上述缺陷,本论文从制备和改性两个方面来提高其电化学性能。论文主要的研究结果如下:（1）采用一步水热法制备出由纳米棒组成的海胆状Nb2O5材料,然后以多巴胺为碳源和氮源,通过多巴胺的原位聚合和碳化对其进行包覆,成功制得了均匀、分散的海胆状Nb2O5@N-C复合材料。与纯相海胆状Nb2O5相比,海胆状Nb2O5@N-C复合材料展现出优异的倍率性能和循环稳定性:在20 C倍率下的容量达到146 mAh·g-1;在10 C倍率下循环2900次后的比容量为78 mAh·g-1,而Nb2O5的比容量在500次循环后就降到43 mAh·g-1。（2）首次采用以NH4F为形貌控制剂和氮源,利用一步水热法制备出由超薄纳米片组成的N掺杂花状结构Nb2O5材料,花的尺寸大小约为4μm,N掺杂提高了材料的电导率。在1和20 C倍率下的放电比容量分别为195和154 mAh·g-1;在10 C倍率下经过500次循环后的放电比容量仍保持在143 mAh·g-1。（3）采用溶剂热法制备出介孔Nb2O5微球,然后以PVDF（聚偏氟乙烯）为氟源和碳源对其进行包覆,成功制得了介孔Nb2O5@F-C复合材料。作为锂离子电池负极表现出优良的倍率循环性能:在10 C倍率下循环1000次的比容量保持在120 mAh·g-1,而纯相Nb2O5在此条件下的容量仅为38 mAh·g-1。
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