以碳网络为载体的锂电负极材料制备和性能研究

来源 :上海工程技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:panok123
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世界范围内不断增长的能源消耗,要求开发出能量密度更高、快速充放电性能更好的能量转换和存储设备。锂离子电池(LIBs)具有许多优异的功能,包括高能量密度,无记忆效应,低维护成本和很少的自放电等,因此成为便携式电子产品如:手机和笔记本电脑等的理想电源。现在电动汽车的飞速发展对LIBs提出更高的要求,因此开发性能优异的LIBs电极材料成为当前的研究热点。本文利用碳基网络结构导电性和结构稳定性良好的特点,制备出电化学性能良好的新型LIBs负极材料。理论上,Ni O的容量值为718m Ah/g,而且拥有化学稳定性高、成本低廉和环境友好等优点,是一种理想的LIBs负极材料。然而,Ni O的导电性较差,而且在充—放电过程中会发生很大的体积变化,将会致使容量快速减少。采用一种更有效的氯化锌活化工艺来处理碳化滤纸(CFP)。生成的Ni O纳米片将植根于氯化锌(Zn Cl2)活化的CFP表面。Ni O纳米片与CFP的牢固结合使制备的Ni O纳米片@CFP锂离子电池负极材料具有良好的电化学性能。其在100m A/g的电流密度下经过100次循环后的容量为724m Ah/g,并且其在循环过程中没有出现明显的容量衰减现象。Co O理论上电化学容量比较高,是新一代理想的高容量的锂离子电池负极材料。然而,Co O导电性较差,在充放电过程中,电极材料形态会发生巨大变化,引起其容量迅速减低。为了解决这一问题,人们采用碳布、碳纳米管和石墨烯为载体以提高包括Co O在内的过渡金属氧化物的电化学性能。由于蜜胺泡绵的价格较低,具有三维网络结构,本文采用碳化蜜胺泡绵为载体制备Co O-碳化蜜胺泡绵复合材料,探究不同水热反应温度对其形貌和性能的影响。120℃是最佳水热反应温度,制备的Co O-碳化蜜胺泡绵复合材料具有最优的电化学性能。本文采用滤纸和蜜胺泡绵为原料,通过简单的煅烧工艺得到具有三维网络结构的碳基材料。该制备技术具有原料成本低廉、操作简易并且能够进行大量制备等特点,制备出来的Ni O纳米片@CFP以及Co O@碳化蜜胺泡绵具有较好的电化学性能,因此本文采用的技术以及制备的LIBs负极材料具有进一步产业化应用的前景。
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