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《碳包覆四氧化三鐵及釩酸鐵復(fù)合納米材料的制備及儲鋰性能研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、分類號：TQ138.1學(xué)號：201500361002碩士學(xué)位論文碳包覆四氧化三鐵及釩酸鐵復(fù)合納米材料的制備及儲鋰性能研究SynthesisofcarboncoatedFe3O4andironvanadatesnanocompositesandtheirelectrochemicalperformancesforlithiumionbatteries研究生姓名：劉言周指導(dǎo)教師：姜付義教授周艷麗講師學(xué)科門類：工學(xué)專業(yè)名稱：材料學(xué)論文提交日期：2018年5月28日煙臺大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要近年來，隨著科技的不斷發(fā)展和社會
2、的不斷進(jìn)步，能源問題逐漸成為人們?nèi)找骊P(guān)注的問題。鋰離子電池作為一種新型的便攜式儲能設(shè)備，由于其突出的電化學(xué)性能，已在電動汽車、便攜式電子產(chǎn)品等多個領(lǐng)域得到應(yīng)用。目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)廣泛商業(yè)化應(yīng)用的石墨負(fù)極材料比容量較低（372mAhg-1），安全性較差，無法滿足日益增長的能源需求。而過渡金屬氧化物作為負(fù)極材料由于具有比容量高、資源豐富等優(yōu)勢，受到了科學(xué)家的廣泛關(guān)注。但過渡金屬氧化物在充放電過程中存在巨大的體積變化，嚴(yán)重影響電池的循環(huán)性能，且導(dǎo)電率較低，因此尚未投入大規(guī)模應(yīng)用。本文以氧化鐵和釩酸鐵兩種過渡金屬氧化物為主要研
3、究對象，使用溶劑熱法，通過調(diào)整材料的微觀納米結(jié)構(gòu)，并采用原位聚合法使之與多巴胺進(jìn)行復(fù)合，煅燒后得到碳修飾的氧化鐵及釩酸鐵的復(fù)合材料，將其作為負(fù)極材料，對其儲鋰性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。本文主要內(nèi)容如下：(1)采用微波輔助溶劑熱法，制備Fe3O4納米團(tuán)簇，以多巴胺作為碳源，采用原位聚合法對Fe3O4團(tuán)簇進(jìn)行包覆，通過后續(xù)煅燒得到氮摻雜碳包覆的Fe3O4納米團(tuán)簇（Fe3O4@NC）。通過調(diào)整多巴胺的用量和煅燒溫度，制備出一系列不同碳層厚度和結(jié)晶性的復(fù)合材料，并對其物相和微觀形貌等進(jìn)行了測試與分析。結(jié)果顯示，F(xiàn)e3O4納米
4、團(tuán)簇由許多細(xì)小的納米晶組成，平均粒徑約為50nm，其表面形成的碳層實(shí)現(xiàn)了氮摻雜碳包覆Fe3O4納米團(tuán)簇的合成。本文將所制備的材料組裝成鋰離子電池，對其電化學(xué)性能進(jìn)行測試。其中，加入0.08g多巴胺和煅燒溫度為500℃的樣品展現(xiàn)出了超長的循環(huán)壽命和良好的倍率性能，在2Ag-1的電流密度下循環(huán)2000次，其可逆比容量能夠維持在445mAhg-1。這一結(jié)果表明，具有分級結(jié)構(gòu)的Fe3O4@NC復(fù)合材料作為鋰離子電池負(fù)極材料展現(xiàn)出了良好的儲鋰性能。(2)采用溶劑熱法以及煅燒處理法制備了碳包覆新型尖晶石結(jié)構(gòu)的Fe1.5V1.
5、5O4納米棒。首先，采用溶劑熱法制備前驅(qū)體，并通過調(diào)整溫度、時間、Fe與V的比例等條件，探討了不同合成條件對前驅(qū)體物相和微觀形貌的影響。通過不同方法的處理，我們獲得不同的Fe1.5V1.5O4初級粒子組成的具有分級結(jié)構(gòu)的Fe1.5V1.5O4@NC納I煙臺大學(xué)碩士學(xué)位論文米棒。將獲得的的Fe1.5V1.5O4@NC納米棒用作負(fù)極材料，組裝成鋰離子電池，進(jìn)行電化學(xué)測試。其中由平均粒徑20nm的納米顆粒組成的分級Fe1.5V1.5O4@NC納米棒展現(xiàn)出了更高的可逆比容量，更好的循環(huán)性能和倍率性能。即使在0.5Ag-1
6、和2Ag-1電流密度下循環(huán)100圈和1000圈后，其可逆比容量依然可以分別維持在753mAhg-1和709mAhg-1。碳包覆Fe1.5V1.5O4納米棒能夠獲得優(yōu)異的儲鋰性能主要取決于其尖晶石晶體結(jié)構(gòu)，獨(dú)特的分級結(jié)構(gòu)，以及復(fù)合材料中活性材料與碳層間的協(xié)同作用。CV曲線測試結(jié)果表明，循環(huán)中的總?cè)萘繗w因于表面控制的電容行為和擴(kuò)散控制的鋰離子插層過程。關(guān)鍵詞：四氧化三鐵；釩鐵尖晶石；復(fù)合材料；碳包覆；鋰離子電池II煙臺大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractRecently,withthecontinuousdevelopm
7、entofscienceandtechnologyaswellassocialprogress,theenergyproblemhasgraduallygainedgreatattentionbyscientists.Asanewtypeofportableenergystoragedevice,lithium-ionbatteries(LIBs)havebeenappliedinmanyfieldssuchaselectricvehiclesandportableelectronicproductsbecaus
8、eofitsoutstandingelectrochemicalperformance.Thecommercialgraphiteanodeshavelowerspecificcapacity(372mAhg-1)andpoorsafetyproblems,limitingtheirapplications.Transitionmetaloxidesasanodemate
