汉麻秸秆基氧化物复合材料的制备及其储锂性能研究

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随着绿色环保技术对高效电力需求的不断增长,高能量密度、长循环寿命的锂离子及动力电池已成为高效率能量存储与转换的重要元件之一。对于锂离子电池,选择一种具有高容量的新型阳极来取代传统石墨(理论容量为372 m Ah g-1)迫在眉睫。过渡金属氧化物,因具有较高的理论容量以及较大的锂离子(Li+)注入系数,而备受关注。但充放电过程中体积会大幅度变化,电导率逐渐降低,导致循环稳定性差,倍率容量逐渐减小,不利于其在LIBs中的实际应用。为了克服LIBs中过渡金属氧化物阳极的缺点,人们做了很多尝试。结果表明,纳米结构设计可以有效地缓解体积膨胀,增强其循环性能;缩短电子转移路径,提高倍率性能。此外,将石墨烯、碳纳米管和多孔碳(PC)等碳材料与过渡金属氧化物结合,提高了混合阳极的充放电效率和电导率。因此本文以汉麻秸秆为原料制作多孔碳,与不同形貌的过渡金属氧化物NiO和Zn O分别进行水热复合,将制备出的电极材料进行物理表征和电化学测试,具体的研究内容如下:(1)用活化法将汉麻秸秆进行造孔制备汉麻秸秆多孔碳。以六水合硝酸镍为镍源,与碳酸氢铵进行混合制备纳米球形颗粒NiO。将汉麻秸秆多孔碳与NiO前体进行水热复合,得到的产物用管式炉煅烧得到复合材料。探究了不同活化温度、水热时间对复合材料性能的影响。并且对比分析了汉麻秸秆碳、NiO和复合材料的电化学性能。复合后的电极材料在2 C倍率下循环700圈,可逆比容量可维持在1086.4 m Ah g-1。(2)以六水合硫酸锌为原料制备片状纳米氧化锌。将Zn O前体与制备好的汉麻秸秆多孔碳进行水热复合,干燥后得到复合样品。探索不同水热时间、水热温度对复合材料电化学性能和微观形貌的影响。在水热时间为15 h,水热温度为240°C时,得到的样品结构最为稳定。在2 C倍率下循环400圈,可逆比容量可维持在1157.1 m Ah g-1。
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