模板法制备微/纳结构的过渡金属氧化物及其在锂离子电池负极中的应用
随着能源危机与环境问题的不断加剧,当今社会对于二次能源与清洁能源的需求越来越迫切,当然电池这种能量转化装置也不例外。早在2000年,就有研究人员报道过纳米尺寸的过渡金属氧化物可以作为潜在的负极材料,但是材料的体积效应大与导电性差导致了电池性能的持续衰退。借此,本文通过模板法制备一系列过渡金属氧化物,通过形貌与孔隙率的调控使其综合纳米颗粒与微米框架两者的优点,希望所获得的材料可以展现出满意的电池性能。其主要内容如下:1、通过喷雾热解法制备多孔空心Co3O4纯相微球,在前驱体溶液中添加产气模板（尿素）,利用尿素高温分解产生的气体来对微球的孔隙率进行直接的调控。通过雾化,前驱体液滴中的尿素分子热分解产生气体并从液滴中逸出,这些气体就在调控孔的形成与孔径大小上起到了模板作用。通过相关表征,多孔Co3O4微球的孔隙率与母液中产气模板的含量有着直接的关系。电池性能测试显示材料的孔隙率影响着材料的电化学性能。研究体系中最优孔隙率的Co3O4微球在1780 mA/g的电流密度下循环300次仍展现出了881.3 mAh/g的比容量。2、采用金属硫酸盐为原料,尿素为沉淀剂,明胶为导向剂,发展了一种可推广的水热-煅烧过程来制备Fe2O3、Co3O4、Mn2O3、ZnCo2O4、MnCo2O4、（Co,Mn）3O4等片层状过渡金属氧化物。另外,我们也通过改变煅烧温度来控制多孔材料的孔隙率。500℃煅烧的氧化铁在500 mA/g的电流密度下循环600次有1301.7 mAh/g的比容量,在1000 mA/g下循环500次具有888.8 mAh/g的比容量。我们还选择了一种复合型材料ZnCo2O4来进行了锂电性能测试。这种材料同样也展现出了不错的循环性能（1005.8 mAh/g,500 mA/g下循环180次）。最后,我们还尝试利用MnCO3制备了一种钠离子电池正极材料(Na0.7MnO2),其在40 mA/g下循环50次展现出了140.9mAh/g的比容量。
- 作者：
- 杜浩然
- 学位授予单位：
- 安徽师范大学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2018年
- 导师姓名：
- 耿保友
- 中图分类号：
- O611.62；TM912
- 关键词：
- 模板法；过渡金属氧化物；微/纳结构；锂离子电池
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- 基金项目：
- 国家自然科学