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《鎳鈷錳酸鋰三元材料_納米碳復(fù)合鋰離子電容器電極材料的研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文（工學(xué)碩士）鎳鈷錳酸鋰三元材料/納米碳復(fù)合鋰離子電容器電極材料的研究沈玉二〇一八年六月分類號：學(xué)校代號：11845UDC：密級：學(xué)號：2111502051廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文（工學(xué)碩士）鎳鈷錳酸鋰三元材料/納米碳復(fù)合鋰離子電容器電極材料的研究沈玉指導(dǎo)導(dǎo)師姓名、職稱:賀春華副教授學(xué)科(專業(yè))或領(lǐng)域名稱:微電子學(xué)與固體電子學(xué)學(xué)生所屬學(xué)院:材料與能源學(xué)院論文答辯日期:2018年6月1日ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeofMaster（MasterofEng
2、ineering）Studyonelectrodematerialofnickelcobaltlithiummanganite/Nano-CarboncompositeLithiumioncapacitorCandidate:ShenYuSupervisor:Prof.HeChunhuaMay2018SchoolofMaterialandEnergyGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou,Guangdong,P.R.China,510000摘要摘要隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，人類進入了高速發(fā)展的信息時代，可移動電子設(shè)備數(shù)量激增，引起了人們對儲能
3、設(shè)備的重視和需求。如今各種能源因消耗激增變得日益枯竭。對信息技術(shù)產(chǎn)品需求的迅速增長導(dǎo)致了全球儲能技術(shù)研究和發(fā)展的增加。雖然世界市場的鋰離子電池呈指數(shù)級增長，有關(guān)能源的儲備和轉(zhuǎn)換的問題仍然是一個主要關(guān)注的制造商和消費者。不管是迅速發(fā)展的便攜式電源，地面交通工具，軍事和航空航天對電源的需求，都對儲能裝置提出了更高的要求。比如鋰離子電池顯示較高的能量密度但功率密度和循環(huán)壽命有限。電化學(xué)電容器具有較高的功率容量和較高的循環(huán)性，但比能量遠低于鋰離子電池。在這種情況下，一種混合儲能系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)并引起了相當(dāng)?shù)年P(guān)注。這種具有鋰離子電池和電化學(xué)電容器兩種優(yōu)點的新型儲能系統(tǒng)被提出，被稱為鋰離子電容
4、器。鋰離子電容器的電極材料同時含有具有高比表面積和電荷吸附活性的電容型材料，具有鋰離子可逆嵌入/嵌出的氧化還原反應(yīng)的電池型材料。LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(LNCM)作為一種很有前途的正極材料，由于其理論容量高，結(jié)構(gòu)優(yōu)良，熱穩(wěn)定性好，成本低等優(yōu)點而備受關(guān)注。LNCM充分集成了高容量的LiNiO2和LiCoO2良好的倍率性能，安全性和穩(wěn)定性高，LiMnO2成本低等優(yōu)點，形成了LiNiO2-LiCoO2-LiMnO2三元體系。然而，特別是在高電流速率下，LNCM表現(xiàn)出的循環(huán)穩(wěn)定性不理想，這可能是由于其電導(dǎo)率低，電解質(zhì)分解和過渡金屬離子溶解等原因造成的?；诖?，本論文研究
5、開發(fā)了一種用自制納米碳來替代導(dǎo)電添加劑的簡單方法，并將其作為電極材料之一。具體的研究內(nèi)容如下：（1）采用一步離子交換方法來制備三維多級孔類石墨烯（3DHPG），通過X射線衍射，掃描電子顯微鏡，比表面積分析和粉末電導(dǎo)率等方法來測試3DHPG的結(jié)構(gòu)，形貌和粒徑大小等。獲得的3DHPG的比表面積高達1332m2/g，電導(dǎo)率高達2210S/m。采用球磨法制備LNCM/3DHPG正極材料，研究摻入3DHPG對LNCM電化學(xué)性能的影響。優(yōu)化摻雜比例以達到最好的性能結(jié)果。通過循環(huán)伏安，交流阻抗和恒流充放電等電化學(xué)研究方法對LNCM/3DHPG電極在鋰離子電容器中的電化學(xué)儲能性質(zhì)進行了研究。（
6、2）用改進的一步離子交換/活化方法來獲得的三維多孔石墨化碳（3DGC），利用X射線衍射，掃描電子顯微鏡，比表面積分析和粉末電導(dǎo)率等分析手段對三維石I廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文墨化碳進行了物理表征。本實驗制備的3DGC有比3DHPG更高的比表面積和電導(dǎo)率。3DGC的比表面積高達1653m2/g，電導(dǎo)率高達4200S/m。3DGC表面有大量的微孔和中孔，其孔結(jié)構(gòu)非常豐富。對于其他的導(dǎo)電劑而言，3DGC具有更多優(yōu)勢。其比表面積高，載流子遷移率高，導(dǎo)電性好等特點，為鋰離子和電子的儲存和運輸提供了理想的平臺。更重要的是，三維互連的多孔網(wǎng)絡(luò)使其成為混合電容器的理想材料。同樣采用球磨法制備LN
7、CM/3DGC正極材料，研究摻入3DGC對LNCM電化學(xué)性能的影響。優(yōu)化摻雜比例以達到最好的性能結(jié)果。通過循環(huán)伏安，交流阻抗和恒流充放電等電化學(xué)研究方法對LNCM/3DGC電極在鋰離子電容器中的電化學(xué)儲能性質(zhì)進行了研究。因為3DGC的大表面積和高度多孔的納米結(jié)構(gòu)能夠提供高電解質(zhì)離子傳輸速率和豐富的表面/界面電化學(xué)反應(yīng)空間，這有利于鋰離子電容器的功率密度。（3）采用球磨法制備硬碳/3DHPG和硬碳/3DGC負極材料。將LNCM/3DHPG和LNCM/3DGC分別作為正極，硬碳/3DHPG和硬碳
