过渡金属氧化物复合多孔材料的原位合成及其锂离子电池性能研究

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为满足日益增长的能源需求,同时避免全球资源耗竭和对环境的长期破坏,寻求高性能、低成本以及环境友好的能源体系成为目前急需解决的问题。锂离子电池被寄予了很高的期望。锂离子电池的进一步应用主要是得开发出安全性能更好、比容量更高和循环寿命更长的新型电极材料。在众多的改良方法中,纳米化、复合导电材料、多孔结构是最为有效和易于规模化生产。本论文中,作者主要针对负极材料中的NiO、ZnO、ZnMn2O4原位合成以及多孔结构的设计及对其相应的电化学性能测试。论文包括以下几个方面的内容:1、通过综合共沉淀及固相合成技术原位合成了金属草酸盐及复合草酸盐前驱体,并对其相应的高温的处理后,得到了一系列的金属氧化物及其复合氧化物,在此基础上合成了NiO/CuO复合多孔金属氧化物,并对其进行电化学性能测试对比,所得结果较单一金属氧化物显著提高。2、C/Cu/ZnO多孔复合物通过一个新颖的三分解过程原位获得,合成的C/Cu/ZnO多孔复合物由碳修饰的ZnO和Cu纳米颗粒组成。作为锂离子电池负极材料,C/Cu/ZnO多孔复合材料表现出优异的可逆比容量。在50mA g-1速率下经过100圈循环后比容量保持在818mAhg-1;200mAg-1时仍然保持689mAh g-1的比容量,明显高于多孔C/ZnO和纯ZnO多孔纳米材料。3、报道了一种新颖简便的原位合成具有高比容量,稳定循环性能以及优异倍率性能的C/ZnO/ZnMn2O4和C/ZnMn2O4纳米复合物的方法。所制备的C/ZnO/ZnMn2O4和C/ZnMn2O4纳米复合物在100mA g-1的充放电速率下经过100圈循环后,比容量分别为620和750mAh g-1。特别是将C/ZnO/ZnMn2O4中的ZnO去除后,得到的C/ZnMn2O4纳米复合物获得了更好的电导率、循环性能和倍率性能。
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