锂离子电池负极材料氧化镍的制备、改性及电化学性能研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jianyu128
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利用高功率、高能量密度的可充电锂离子电池作为动力电源的电动车,是改善环境污染的理想方法。NiO由于其高的理论比容量、价格低廉、原料丰富,被认为是最具潜力的锂离子电池负极材料之一。NiO作为绝缘体由于结构纠缠导致载流子在内部无法移动,极大限制了它的商业化应用。目前通过包覆或掺杂等办法能够有效解决该问题。因此,本论文通过掺杂改性的方法来提高NiO的导电能力,从而提高电池的电化学性能。具体研究内容如下:采用均相沉淀法制备了 NiO粉末材料,利用Cu掺杂对制备的NiO进行改性,对改性后的所有样品进行了 XRD、SEM等表征,并对组装的半电池进行了电化学性能测试。在这些不同掺杂比例改性的样品中,当Ni与Cu元素掺杂比例为8:1时,样品的电化学性能最佳,在1C时放电比容量为384.3mAh·g-1 0.1C充放循环50圈后放电比容量稳定在 341mAh·g-1 左右。采用水热法在Cu箔基体上直接生长NiO纳米片材料,利用Cu掺杂对材料进行改性,对改性前后样品进行XRD、XPS、ICP表征分析其结构组成;通过SEM和TEM观察材料形貌,均为纳米片结构,厚度小于1OOnm;对组装的半电池进行电化学性能测试,样品NiO-Cu-8-1电化学性能最好,在1C时放电比容量为622.4mAh·g-1,0.1C充放循环50圈后比容量保持在670mAh·g-1。对样品NiO-Cu-8-1进行性能改善,探寻煅烧温度对其性能影响,发现当锻烧温度达到400℃时,性能达到最佳。采用水热法在Cu箔基体上直接生长NiO材料,利用Co掺杂对材料进行改性,对改性后的样品进行XRD、XPS等表征分析其结构特点,发现改性后样品均为立方晶系的NiO;SEM表征结果显示改性后样品变为纳米片自组装球;电化学性能测试结果显示,样品NiO-Co-10-1性能最好,0.1C循环50圈后比容量在458mAh·g-1。对样品NiO-Co-10-1进行性能改善,探寻煅烧温度对材料性能影响,发现当温度为400℃时,性能达到最佳。
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