新型无机氧化物—聚吡咯纳米复合体系的构筑及其电化学性能研究

论文摘要

高功率、高能量的锂离子电池目前已成为国际上研究的热点。负极材料是制约锂离子电池性能的重要因素。目前商业化生产的锂离子电池所用的负极材料普遍是石墨类负极材料，该类材料虽然具有非常稳定的电化学性能及安全特征但是其理论比容量较小，满足不了动力型锂离子电池的发展要求。近年来，以氧化铁、氧化锡为代表的氧化物材料由于具有两倍于石墨的可逆容量逐渐成为人们研究的热点。但是此类材料在充放电过程中体积变化非常明显，造成其循环性能较差。本文通过用导电高分子来修饰具有特定结构的氧化铁、氧化锡材料，希望可以改善这类氧化物的导电性的同时又可以减小他们的体积变化，从而改善他们的电化学性能。基于以上设计思路，本论文进行了以下两个部分的工作：第一，通过用水热法合成了分散性良好的，形貌较为一致的氧化铁纳米管，并通过化学法在氧化铁纳米管存在下原位聚合导电高分子聚吡咯，得到了一种聚吡咯混杂氧化铁纳米管的材料，通过在聚合前加入PVP修饰氧化铁纳米管的表面，得到了另一种聚吡咯纳米颗粒修饰氧化铁纳米管的架构。将合成得到的三种材料做成电极片，组装成纽扣电池测试他们的电化学性能，发现经聚吡咯纳米颗粒修饰的氧化铁纳米管得到了最好的电化学性能，在100mA/g电流下，30个循环后仍能保持有590mA/g的容量，是一种比较有潜质的锂离子电池负极材料。第二，用简单的一步液相法得到了CNT@SnO2，SnO2@CNT@SnO2及SnO2@CNT@SnO2@PPy多种同轴纳米电缆，并用透射电镜清晰地揭示了他们独特的纳米架构。经测试发现，SnO2@CNT@SnO2@PPy具有优良的电化学性能。在100mA/g的电流密度下，经过30圈恒流充放电后仍能保持有600mAh/g的容量，且库仑效率接近100%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 锂离子电池的发展进程
• 1.3 锂离子电池的基本原理
• 1.4 锂离子电池的特点
• 1.5 锂离子电池负极材料
• 1.6 选题依据及本论文内容
• 2 实验方法
• 2.1 实验原料及合成设备
• 2.2 材料测试及表征技术
• 2.3 材料电化学性能测试方法
• 3 氧化铁纳米管/聚吡咯复合材料的制备、表征及电化学性能
• 3.1 引言
• 3.2 材料合成
• 3.3 氧化铁纳米管/聚吡咯复合材料的表征
• 3.4 氧化铁纳米管/聚吡咯复合材料的电化学性能表征
• 3.5 小结
• 4 氧化锡/碳纳米管/聚吡咯同轴纳米电缆的制备、表征及电化学性能
• 4.1 引言
• 4.2 材料合成
• 4.3 材料表征
• 4.4 小结
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 在校期间发表的论文