【摘 要】
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锂离子电池发展至今,已和现代人类的生活息息相关,便携性电子产品、电动汽车市场日益增长的需求对新一代锂离子电池提出了更高的要求,比如更高的续航、更安全的保障,而这无疑与锂离子电池电极材料的性能相关。本文的研究内容为锂离子电池的负极材料,通过借助金属有机骨架材料的结构,以各种结构形貌的设计,制备出多种金属有机骨架复合材料,经高温碳化后得到含钴、锰氧化物和金属有机骨架衍生碳的纳米复合材料。因这些材料具有
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锂离子电池发展至今,已和现代人类的生活息息相关,便携性电子产品、电动汽车市场日益增长的需求对新一代锂离子电池提出了更高的要求,比如更高的续航、更安全的保障,而这无疑与锂离子电池电极材料的性能相关。本文的研究内容为锂离子电池的负极材料,通过借助金属有机骨架材料的结构,以各种结构形貌的设计,制备出多种金属有机骨架复合材料,经高温碳化后得到含钴、锰氧化物和金属有机骨架衍生碳的纳米复合材料。因这些材料具有独特、均匀的形貌,作为锂离子电池负极材料展现了高比容量和高稳定性。本文的研究内容主要分为三部分,具体如下:（1）在二氧化锰纳米棒表面生长ZIF-67,经高温碳化后,ZIF-67转化为氮掺杂的多孔无定形碳和均匀分散在无定型碳中的钴纳米颗粒。连续的多孔碳层包覆于所生成的一氧化锰纳米棒表面,可以有效地缓解体积膨胀。通过调节钴、锰摩尔比可获得两者最优的协同作用。此外,钴纳米颗粒的存在也可起到调节固体电解质界面的作用。该电极在200 m A g-1下100循环次后具有最大为1195.6 m Ah g-1的高比容量。（2）以均苯三甲酸为有机配体,采用水热法制备出棒状的Mn-BTC,经聚乙烯吡咯烷酮官能化后,使ZIF-67以Mn-BTC附着在其表面的形式生长,高温碳化后得到被Mn-BTC衍生碳层包覆的氧化钴十二面体Mn O-NC/Co纳米颗粒。与相同条件下碳化的Mn-BTC相比,Mn O-NC/Co在形貌均匀度和电化学性能方面,均有较高的优越性。归功于正十二面体结构的支撑,Mn O-NC/Co显示出良好的性能,在200 m A g-1的测试条件下循环100次内具有最大为1380.5 m Ah g-1的比容量。（3）以乙酸钴、乙酸锰、均苯三甲酸为原料合成了一种含钴、锰两种金属的双金属有机骨架材料（Co-Mn-BTC）,经碳化后,可得到含钴、锰氧化物的空心碳球。通过调节钴、锰比例,可获得优化的产物粒径和电化学性能。所制备的最优样品在200 m A g-1循环100次内具有1730.3 m Ah g-1的最大放电比容量。
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