納米片狀鎳鈷錳氧化物復(fù)合電極材料的制備及其儲(chǔ)能特性研究

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1、學(xué)校代碼10530學(xué)號(hào)201230061441分類號(hào)O646密級(jí)碩士學(xué)位論文納米片狀鎳鈷錳氧化物復(fù)合電極材料的制備及其儲(chǔ)能特性研究學(xué)位申請(qǐng)人王灝指導(dǎo)教師王先友教授學(xué)院名稱化學(xué)學(xué)院學(xué)科專業(yè)化學(xué)工程研究方向新能源材料二零一五年六月湘潭大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加標(biāo)注引用的肉容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均己在文中明確方式標(biāo)明。。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)作

2、者簽名；ｉ曰期：Ｘ年月曰ｆｆ爾學(xué)位論文版權(quán)使用授巧書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)湘潭大學(xué)可將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：至爾曰期；如ｙ年《月曰ｆ導(dǎo)師簽名曰期＾月曰如３＾Synthesisandenergystoragecharacterizationofnanoflak

3、ynickelcobaltmanganeseoxidecompositesCandidateHaoWangSupervisorProf.XianyouWangCollegeChemistryProgramChemicalEngineeringSpecializationAppliedElectrochemistryDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateJune2015摘要過渡金屬氧化物具有儲(chǔ)量豐富，環(huán)境友好等特點(diǎn)，既可作為鋰離子電池電極材料，又可作為超級(jí)電容器電極材料，

4、且具有很高的理論比容量，是一種很有應(yīng)用前景的電極材料，成為新型儲(chǔ)能材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。然而，由于過渡金屬氧化物的導(dǎo)電性差，內(nèi)部離子傳導(dǎo)速率低等不足，其性能的發(fā)揮受到很大的限制。本文首先從改善MnO2的導(dǎo)電性入手，通過簡(jiǎn)單的水熱方法，設(shè)計(jì)一種使MnO2納米片原位生長(zhǎng)在分散性的中間相炭微球表面，最終得到直徑1.5微米左右具有MnO2殼和炭微球核的花狀CMB@MnO2三維復(fù)合材料作為鋰離子電池負(fù)-1-1極材料。在電流密度1500mAg條件下容量為230mAhg，并且顯示出良好的-1-1倍率性能。在電流密度100mAg條件下具有620mAhg的高可逆比

5、容量，前80個(gè)循環(huán)容量沒有衰減。其次，借助于不同金屬之間的協(xié)同效應(yīng)可以有效地提高電極材料的電化學(xué)性能，通過原位成核生長(zhǎng)技術(shù)，使納米片狀鎳鈷錳復(fù)合氧化物生長(zhǎng)在MnO2納米棒的表面，制備出三種多孔復(fù)合金屬氧化物。形貌及晶型分析表明這三種復(fù)合過渡金屬氧化物是由以β-MnO2納米棒為核，鎳錳、鈷錳或鎳鈷錳氧化物(NMO，CMO，NCMO)三種復(fù)合氧化物為殼而組成的復(fù)合物。作為超級(jí)電容器的電極材料進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)β-MnO2@CMO具有好的倍率性能；而-1-1β-MnO2@NMO具有高的贗電容，在電流密度1Ag具有560Fg的比電容；-1β-

6、MnO2@NCMO結(jié)合了兩者特點(diǎn)，相同測(cè)試條件下表現(xiàn)出675Fg的高贗電容。此外，提高電極材料比表面積可以為活性材料與溶液離子間提供更多的接觸位點(diǎn)，增多電化學(xué)反應(yīng)活性位置，是制備高性能超級(jí)電容器電極材料的有效途徑。因此，先在水熱條件下，利用簡(jiǎn)單的氧化還原反應(yīng)，將NCMO原位生長(zhǎng)在碳納米管(CNT)上，經(jīng)過在空氣中高溫煅燒后去除CNT模板，制備出由NCMO納米片組成的管狀復(fù)合物。測(cè)試表明管狀多孔復(fù)合材料具有高的比表面積(134.12-1-1mg)和寬的孔徑分布。將其作為電容器材料，在1Ag的電流密度下，表現(xiàn)-1出高的比電容680Fg。關(guān)鍵詞：鋰離

7、子電池負(fù)極材料；超級(jí)電容器材料；過渡金屬氧化物；復(fù)合材料；多層次結(jié)構(gòu)IAbstractRecently,sometransitionmetaloxides(TMOs)havebeenconsideredtobepromisinganodematerialsforsupercapacitorsandLIBsowingtotheirhightheoreticalcapacity,lowcost,naturalabundanceandenvironmentalfriendliness.However,itisstillachallengetoachi

8、evehighenergydensityforsupercapacitorsduetothelowconductivityandlowdiffusio