论文部分内容阅读
化石燃料消费和能源需求的巨大增长导致环境污染等问题,以及近年来电动汽车行业的蓬勃发展,以可充电锂离子电池为代表的可再生清洁储能器件被广泛研究。在众多的新型负极材料中,过渡金属硒化物被认为是一类极具潜力的储能材料,因为这类材料较相应的过渡金属氧化物/硫化物具有更高的理论容量和更高的导电性。而基于转化反应的过渡金属硒化物负极材料,存在一个突出的问题,即在反复充放电过程中面临着巨大的体积膨胀,从而导致循环稳定性和倍率性能较差。目前研究表明,引入碳材料并开发新型金属硒化物/碳复合纳米材料能有效克服这一问题。有机金属框架(MOFs)材料是一类晶态多孔材料,一般是由金属离子中心与有机配体构建而成,其有机配体通过高温煅烧可以衍生出高导电性的多孔碳材料。本课题设计采用简单的水热合成法和沉淀法制备双金属有机骨架,以此为前驱体构筑二元金属硒化物/碳负极材料,提高电子电导率的同时缓冲由锂嵌入脱出过程中引起的体积膨胀,明显改善了其储锂性能。主要研究内容如下:(1)采用水热合成法制备十二面体Zn-Co-MOF,在此基础上进一步引入盐酸多巴胺(DPH)为额外碳源,分别以ZIF-8@ZIF-67和ZIF-8@ZIF-67@DPH为前驱体,在高温氩气气氛下与硒粉发生反应制得Zn Se/Co Se与碳复合材料。结果表明,引入了DPH的Zn Se/Co Se/NC具有更优异的电化学性能。在0.1 A g-1的电流密度下,Zn Se/Co Se/NC电极首次放电容量高达1616.6 m Ah g-1,循环100次后,可逆容量仍保持在1214.2 m Ah g-1;在1 A g-1下循环长达1000次后,可逆容量为404.5 m Ah g-1;即使是在2.5 A g-1的大电流密度下,也达到503.7 m Ah g-1的可逆容量。(2)采用简单沉淀法制备了正四面体Ni-Co PBA,以此为模板,在高温氩气气氛下与硒粉发生反应制得Ni Se2/Co Se2/C复合材料。其中分别探究了不同煅烧温度条件下制得的材料的电化学性能。结果表明,在350oC的条件下制备的Ni Co Se-350具有较好的循环性能和倍率性能。在0.1 A g-1和1 A g-1的电流密度下分别循环200和800次后可逆容量为695.3 m Ah g-1和425.3 m Ah g-1。