论文摘要
目前，商业化锂离子电池采用的负极材料是石墨类碳材料，但其较低的比容量(理论比容量372mAh.g-1)限制了锂离子电池比能量的进一步提高。α-Fe2O3具有理论比容量高(1004mAh.g-1)、价格低廉且环境友好等优点，因而成为极具潜力的高比能量锂离子电池负极材料之一。但锂离子在α-Fe2O3的嵌脱会引起比较大的体积变化，因而充放电循环性能较差。为解决以上问题，本文采用水热法制备出孔的数量和尺寸皆可调控的多孔α-Fe2O3颗粒，并研究了其电化学性能。综合运用X射线衍射、扫描电子显微术、透射电子显微术以及N2等温吸附等方法对α-Fe2O3颗粒的形貌、尺寸、结构以及孔径分布进行了研究。研究表明，通过在前驱体溶液中添加不同浓度的氯离子或氟离子可以调控α-Fe2O3中孔的数量和孔径分布。同时，运用循环伏安法和恒流充放电等电化学测试手段研究了不同条件下制备出的多孔α-Fe2O3的循环伏安特性以及不同倍率下的充放电循环性能，探讨了孔的数量和孔径分布对α-Fe2O3电化学性能的影响。纳米级α-Fe2O3颗粒在低电流密度下表现出良好的电化学性能。具有中孔结构且平均尺寸为262nm的多孔α-Fe2O3颗粒在电流密度为500mA.g-1条件下，100次循环以后可逆比容量高达600mAh.g-1，容量保持率达到了55.68%。具有中孔和大孔结构的微米级α-Fe2O3颗粒不仅在低电流密度下表现出良好的电化学性能，在1C充放电条件下，100次循环后可逆比容量仍达到520mAh.g-1，容量保持率为63.25%，展示出优良的倍率充放电性能。多孔α-Fe2O3颗粒优良的倍率循环性能归因于其特有的单晶多孔结构特点。多孔结构的α-Fe2O3颗粒有望成为极具潜力的高比能量锂离子电池备选负极材料。
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摘要Abstract目录第1章 绪论1.1 引言1.2 锂离子电池的的工作原理1.3 锂离子电池的特点及应用前景1.4 锂离子电池负极材料及其研究进展1.4.1 碳负极材料1.4.2 氮化物1.4.3 硅及其化合物1.4.4 磷化物1.4.5 锡基负极材料1.4.6 金属氧化物1.5 纳米氧化铁常用制备方法及其现状1.5.1 热分解法1.5.2 胶体化学法1.5.3 强迫水解法1.5.4 均匀沉淀法1.5.5 包核法1.5.6 均匀水解法1.5.7 凝胶-溶胶法1.5.8 微乳液法1.5.9 综合法1.5.10 水热法1.6 论文研究目的及主要内容1.6.1 选题背景及意义1.6.2 论文主要研究内容第2章 实验材料及方法2.1 实验所用材料2.1.1 实验试剂和仪器2.1.2 主要实验仪器设备2.2 材料合成2.3 材料表征设备2.3.1 X 射线衍射仪（XRD）2.3.2 扫描电子显微镜分析（SEM）2.3.3 透射电镜分析（TEM）2.3.4 比表面积测试仪（BET）2.4 电极的制备及电池的组装2.5 材料电化学性能的研究2.5.1 恒电流充放电法2.5.2 循环伏安法2O3结构及电化学性能的影响'>第3章 Cl–对α-Fe2O3结构及电化学性能的影响3.1 引言2O3 的微观结构分析'>3.2 多孔α-Fe2O3的微观结构分析3.2.1 X 射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）观察分析3.2.2 透射电镜（TEM）和高分辨电镜（HREM）结果分析3.3 比表面积及孔径分布2O3颗粒多孔结构的生成机理'>3.4 α-Fe2O3颗粒多孔结构的生成机理3.5 电化学性能与讨论3.5.1 样品 C 的电化学性能与讨论3.5.2 样品 C0.3 和样品 C0.6 的电化学性能与讨论3.6 本章小结2O3结构及电化学性能的影响'>第4章 F–对α-Fe2O3结构及电化学性能的影响4.1 引言2O3的尺寸、形貌和微观结构'>4.2 α-Fe2O3的尺寸、形貌和微观结构4.2.1 X 射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）观察分析4.2.2 透射电镜（TEM）和高分辨电镜（HREM）观察分析2O3颗粒的氮气等温吸附研究'>4.3 α-Fe2O3颗粒的氮气等温吸附研究2O3颗粒形貌、尺寸和结构的影响机理'>4.4 F–对α-Fe2O3颗粒形貌、尺寸和结构的影响机理4.5 电化学性能研究4.5.1 样品 F 的电化学性能分析4.5.2 样品 F0.5 的电化学性能与讨论4.6 本章小结结论参考文献致谢
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