儲(chǔ)電能源納米材料的制備及性能研究

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1、摘要在大量文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上，總結(jié)了納米材料及儲(chǔ)能電源納米材料的制備與應(yīng)用技術(shù)，重點(diǎn)闡述了超電容器用炭氣凝膠、氰化物，氧化物和鋰電池用錳酸鋰和氧化錫的最新研究進(jìn)展。在此基礎(chǔ)上．成功利用了水熱法制備摻雜二氧化錳，有效實(shí)現(xiàn)了釩鉻摻雜對(duì)納米結(jié)構(gòu)的調(diào)控，制備了花狀氫氧化鎳和超電容材料氧化鎳．實(shí)現(xiàn)了多種過(guò)渡金屬元素與y-M02N的復(fù)合，使材料比電容大幅提高．首次使用過(guò)氧化物和醋酸鹽，以非超臨界干燥方法獲得高比電容炭氣凝膠，實(shí)現(xiàn)了快速、高效制各?；谒疅岱ǎM(jìn)行鋰電池用正極材料錳酸鋰和氧化錫，以及氧化鋅和碘化亞銅的制備。論文中取得了一批具有原創(chuàng)性的成果，主要內(nèi)容概括如F：以氯酸鉀為氧化劑、硫酸錳

2、為錳源制備出納米四方晶系小Mn02，溫度升至210℃時(shí)改變?yōu)閜-Mn02相態(tài)，實(shí)現(xiàn)了釩和鉻離子摻雜，并導(dǎo)致納米a．Mn02有序化，釩和鉻的摻雜分別生成棒球狀結(jié)構(gòu)和組裝蘭花型和對(duì)稱型放射性剌球結(jié)構(gòu)。材料形成網(wǎng)狀互聯(lián)的結(jié)構(gòu)使二二氧化錳復(fù)合物具有良好的超電容性能，摻雜后比電容數(shù)值顯著提高至258F，鐾．發(fā)展了絡(luò)合物輔助下的水熱合成技術(shù)．獲得了花狀fl-Ni(OH)2，發(fā)現(xiàn)過(guò)量乙二胺對(duì)花狀fl-Ni(OH)2生長(zhǎng)起促進(jìn)作用，復(fù)合氧化鎳能改善電容性能。拓寬電勢(shì)窗口l倍以上，提高比能量與比功率．表面活性劑對(duì)納米Sn02的形貌具有重要影響，PVP導(dǎo)致Sn02微球狀；CTAB導(dǎo)致Sn02成放射狀的

3、棒柬。zn”使球狀形貌變?yōu)榉派錉畹幕罱Y(jié)構(gòu)．摻雜鋅的Sn02的具有高容量，首次放電容鷲為1614mAh／g．獲得尿素和PEG2000復(fù)合物在制備ZnO納米棒中的作用．以微乳液法制備出二角串狀的Cul．前驅(qū)體微乳液法制備出Cul納米棒，水熱法中添加SDS制備出立方塊狀結(jié)構(gòu)的Cul。首次以Mn02為前驅(qū)體水熱合成LiMn204，粒徑分布均勻．結(jié)晶良好．具有高比容量．炭氣凝膠降低了電極的電阻和極化，提高了活性物質(zhì)利用率。采用納米V02(B)電極材料的性能優(yōu)于單一的LiMn204．比容量高達(dá)275mAh／g。制取的y-M02N的電極具有良好的超電容行為，掃描速度為2mV／s時(shí)，其電容可達(dá)1

4、26F／g．添加鉻、鉭、釩和錳等元素化合物后．工作電位窗口拓展0．20-0．35V．錳、鉭和釩使比電容顯著加大．最大值可達(dá)316F／g．發(fā)現(xiàn)催化劑的種類(lèi)對(duì)炭氣凝膠制備中凝膠時(shí)間和產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的重要影響，炭氣凝膠比電容白小變?nèi)伺帕械拇呋G分別是：碳酸鈉，碳酸氫鈉、氫氧化鈣、醋酸和醋酸鈉．活化前處理對(duì)電容有重要影響，冷凍處理能提高比電容至I．4倍以上，仔細(xì)研磨后活化使比電容提高2．4倍。添加劑過(guò)氧化物和氨基酸使材料比電容顯著加大，最多提高1．6倍以上．增加在2nm鄰近的中孔分布是提高比電容的關(guān)鍵．醋酸及其鹽的催化不僅使比電容高達(dá)270F／g，而且省去超臨界干燥和溶劑交換處理，從根本上縮短凝

5、膠時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了炭氣凝膠的快速和高效制備．關(guān)鍵詞：超電容材料；鋰電池電極材料；炭氣凝膠；氮化鉬；納米材料ABSTRACTBasedondetailedinvestigationofagreatdealofrelatedliteratures，thepreparationandtheapplicationofthenanomaterialsforenergystoragehavebeenreviewed，andtherecentdevelopmentofcarbonaerogel·nitrides，andoxidesforsupereapaeiterandLiMn204andSnChf

6、orlithiumbatterywereexplainedespecially．Followingthat,dopedMnOzwaspreparedbyhydrothermalmethod,nanostructurewaseffectivelycontrolledbythedopingofvanadiumandchromimn,flower-likeNi(OH)2andNiOusedforsupercapacitorwassynthesized,thecompositionofy-MozNandseveraltransitionmetalsWassuccessfullyrealiz

7、ed，andthesupercapacitsnceoftheas-preparedmaterialWasobservablyimproved．Byusingperoxideandsaltacetate，carbonaerogelwithhi【ghcapacitanceWasfirstlyobtainedbytheambientpressuredrying,andafastandeffectiveapproachofthepreparationofcarbonaerog