锂离子电池SnO2与CuO纳米线负极材料的研究

论文摘要

本论文的工作主要集中在SnO2纳米线、CuO纳米线的合成以及其作为负极材料在锂离子电池中的应用。详细讨论了他们的储锂性能以及储锂机理。具体内容如下:用碳热还原的方法成功制备出SnO2纳米线,通过XRD、SEM以及TEM等实验对其结构形貌作出了分析,并通过循环伏安、充放电性能测试以及循环性能测试对其电化学性能作出分析。实验结果表明,单晶SnO2纳米线完全可以达到SnO2的理论比容量。此外由于其线状结构相对于SnO2纳米颗粒具有在体积膨胀收缩过程中不容易粉化的优点,所以可以有效抑制因粉化导致的电极材料与集流体脱落,进而抑制容量损失。其循环性能要优于SnO2纳米颗粒。16次循环后SnO2纳米线的比容量仍可保持在550mAh/g。还研究了具有产业化应用前景的SnO2纳米颗粒的性能以及不同种导电添加剂对其电化学性能的影响。结果发现导电剂可以减少SnO2纳米颗粒的首次不可逆容量,但对其循环性能影响并不大。还用湿化学法成功合成了大量的多晶CuO纳米线。通过电化学性能测试,发现其具有出色的循环性能以及良好的高倍率性能。100次循环后容量仍保持在600mAh/g,1C充放电时的比容量仍可达到0.1C时充放电比容量的90%。初步分析认为多晶CuO纳米线一方面其大的比表面积提供了更多的储锂位置,另一方面其小的直径以及结构缺陷使得锂离子在其中的扩散更加迅速。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 锂离子电池的原理及发展概况
• 1.1.1 引言
• 1.1.2 锂离子电池的发展简介
• 1.1.3 锂离子电池的原理及特点
• 1.1.4 锂离子电池的循环性
• 1.1.5 锂离子电池的发展趋势
• 1.2 锂离子电池电极材料研究进展
• 1.2.1 正极材料研究进展
• 1.2.2 碳负极极材料研究进展
• 1.2.3 合金类负极极材料研究进展
• 1.2.4 过渡金属氧化物负极极材料研究进展
• 4Ti₅O₁₂'>1.2.5 Li₄Ti₅O₁₂
• 1.3 纳米材料以及其在锂离子电池中的应用
• 1.4 选题依据及研究内容
• 2 纳米线负极材料的研究'>第2章 SNO₂纳米线负极材料的研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验
• 2 纳米线的合成'>2.2.1 碳热还原方法合成SnO₂纳米线的合成
• 2.2.2 电极的制备及电化学测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 产物的结构与形貌
• 2 纳米线负极的充放电性能'>2.3.2 SnO₂纳米线负极的充放电性能
• 2 纳米线负极的循环伏安特性'>2.3.3 SnO₂纳米线负极的循环伏安特性
• 2 纳米线与纳米颗粒电化学性能比较'>2.3.4 SnO₂纳米线与纳米颗粒电化学性能比较
• 2.4 本章小结
• 2 纳米颗粒负极的影响'>第3 章 不同导电添加剂对 SNO₂纳米颗粒负极的影响
• 3.1 引言
• 3.2 实验
• 2 纳米颗粒的球磨处理'>3.2.1 SnO₂纳米颗粒的球磨处理
• 3.2.2 电极的制备及电化学性能测试
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 循环伏安曲线的对比
• 3.3.2 首次充放电的对比
• 3.3.3 循环性能的对比
• 3.4 本章小结
• 第4章 CuO 纳米线负极材料的研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验
• 4.2.1 湿化学方法合成CuO 纳米线
• 4.2.2 CuO 纳米线的结构与形貌表征
• 4.2.3 电极的制备及电化学测试
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 产物的结构与形貌
• 4.3.2 反应原理以及实验条件对产物的影响
• 4.3.3 CuO 纳米线负极循环伏安（CV）测试
• 4.3.4 CuO 纳米线负极的充放电性能测试
• 4.3.5 CuO 纳米线负极的循环性能测试
• 4.3.6 CuO 纳米线负极的高倍率性能测试
• 4.3.7 CuO 纳米线负极的高倍率循环性能
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录