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ZnO负极材料的理论比容量高(978mAh·g-1),制造成本低,安全性好。但ZnO材料的电导率较低;随着充放电的进行,电极容易因体积膨胀而粉化,从集流体上脱落。这些问题限制了ZnO在锂离子电池方面的实际应用。本文拟通过合成纳米ZnO材料、与碳复合及改换粘结剂等方法来改性ZnO,并研究改性之后,ZnO的形貌结构与电化学性能。 本文分别采用球磨辅以固相反应法、水热法合成ZnO。球磨辅以固相反应法以ZnCl2,Na2CO3为原料,NaCl为惰性分散剂。水热法以Zn(NO3)2·6H2O,(NH4)2CO3为反应原料,聚乙二醇为表面活性剂。研究表明:两种方法均能合成出形貌规整、尺寸均一的ZnO颗粒,球磨辅以固相反应法合成的ZnO呈类球状结构,水热合成的ZnO呈棒状结构。水热法产物的电化学性能比球磨辅以固相反应法更佳。水热产物在100mA/g的电流密度下,首次放电比容量能达到997.7mAh·g-1,经100次循环,样品仍保有185.05mAh·g-1的可逆比容量。 本文以科琴黑(KB)为碳源,通过聚乙二醇辅助水热合成ZnO/KB复合材料。通过改变科琴黑在复合材料中的占比得到不同碳含量的ZnO/KB。对比不同科琴黑含量样品的电化学性能,并系统研究科琴黑占比最优样品的形貌特征和电化学性能。研究表明:通过PEG辅助水热法合成了疏松多孔的ZnO/KB复合物。科琴黑含量影响ZnO/KB的电化学性能。当科琴黑质量分数为25%时,样品的电化学性能最佳。在100mA/g的电流密度下,首次放电比容量为1346.1mAh·g-1,经100次循环,样品仍保有538.4mAh·g-1的可逆比容量。 本文分别以聚丙烯腈(PAN)、羧甲基纤维素(CMC)和聚偏氟乙烯(PVdF)为粘结剂,水热产物ZnO为活性物质,做成电池极片,以研究不同的粘结剂对于ZnO负极材料电化学性能的影响。研究表明:三种粘结剂的分子链均有能与环境反应的官能团或是原子,但不同的粘结剂中官能团或原子与环境作用力大小不同。三种粘结剂的溶胀比相近,吸收电解液的能力相仿。相较于其他两种粘结剂,PAN分子链中的腈基可使活性物质与集流体更紧密的连接在一起。PAN浆料的粘附强度比CMC浆料和PVdF浆料大。经50次循环后,相比含PVdF粘结剂电极26.7%的容量保持率,含PAN粘结剂电极的容量保持率有了明显的提升(34.4%)。