论文部分内容阅读
锂离子电池作为化学电源的一种,已被广泛应用于生活中各个领域。然而,受到石墨负极材料容量(372 mA h g-1)的制约,其无法满足日益增长的消费需求。研究人员致力于寻找新的电极材料取代石墨,在提高电极容量的同时增加其循环寿命。过渡金属氧化物由于具备独特的电化学性能而被作为一种有前景的电极材料。然而,导电性差、体积膨胀等问题制约了其商业应用。目前,研究人员采用材料纳米化、结构设计、掺杂等手段来解决上述问题。本论文主要论述了静电纺丝制备纳米级过渡金属氧化物及其复合物的方法以及材料在锂离子电池负极应用上的储锂性能研究,主要内容如下:(1)运用静电纺丝技术制备Fe3O4/C纳米线。材料的形貌和结构由SEM,TEM,XRD,TGA,BET等手段进行表征。由实验数据可知,制备的Fe3O4/C纳米线形貌均匀且连续,长度可达数微米,直径约为120 nm。纳米线中的Fe304颗粒镶嵌在无定形碳纳米线中,颗粒的直径在5-10 nm之间。Fe3O4/C电极的首次放电容量为876.6 mA h g-1。经过100个循环后,其可逆容量仍能保持在508.2 mA h g-1。该电极同时具备较好的倍率性能和容量恢复性能。电极良好的电化学性能主要归功于其有效的碳保护结构。(2)运用静电纺丝技术制备得到带褶皱的ZnMn2O4纳米片。本文采用调节退火时升温速率的方法控制材料的形貌,最终成功的合成了带褶皱状的纳米片。根据实验数据,论文中提出了该种材料特殊结构的形成机理并且通过热重分析证实了形成机理的正确性。由褶皱状ZnMn2O4纳米片电极的电化学性能可知,该材料具有较高的容量,并且相对于已报道的ZnMn2O4材料具有更好的循环稳定性。经过500个循环,其可逆容量仍能保持在461 mA h g-1。该材料良好的电化学性能归根于材料独特的形貌和结构。