二硫化鉬和硅碳負(fù)極材料的制備及其儲(chǔ)鋰性能研究.pdf

1、鋰離子電池技術(shù)因其工作電壓高、能量密度高、功率密度高及低記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于各種便攜式移動(dòng)設(shè)備。但隨著近年來(lái)新能源汽車(chē)行業(yè)的蓬勃發(fā)展，傳統(tǒng)碳負(fù)極材料越來(lái)越難滿足膨脹的動(dòng)力電池市場(chǎng)需求。因此，開(kāi)發(fā)比容量更高的新型鋰離子電池負(fù)極電極材料具有重大意義。相比于傳統(tǒng)的嵌入型石墨碳負(fù)極材料，合金化型或轉(zhuǎn)化型負(fù)極材料具有更高的理論比容量，但這兩類(lèi)材料在充放電過(guò)程中均具有嚴(yán)重的體積效應(yīng)，導(dǎo)致材料的循環(huán)性能急劇下降。本文以MoS2及硅碳復(fù)合材料為研

2、究對(duì)象，合成了四種新型負(fù)極材料并測(cè)試其的電化學(xué)性能。
　　論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　（1）通過(guò)水熱法制備了具有納米花狀結(jié)構(gòu)的二硫化鉬/石墨烯(MoS2/RGO)復(fù)合材料，然后以此花狀納米復(fù)合材料為基底，以二茂鐵為原料，分別通過(guò)溶劑熱、微波輔助兩種不同方法負(fù)載納米鐵氧化合物。通過(guò)對(duì)這兩種不同方案制備的復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)、性能對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，微波輔助法制備的N-MoS2/RGO-CNTs-FeOx復(fù)合材料具有明顯的儲(chǔ)能優(yōu)勢(shì)，在以0

3、.2 A/g電流密度下，循環(huán)200圈后材料的放電比容量仍能穩(wěn)定保持在935 mAh/g以上。在2.0A/g的高充放電電流密度下，仍具有良好的儲(chǔ)鋰性能（>480 mAh/g）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，優(yōu)良的電化學(xué)性能主要因?yàn)椴牧系莫?dú)特結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了導(dǎo)電性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
　?。?）以FeCl3·6 H2O為原料，采用低溫水熱法制備了具有紡錘體結(jié)構(gòu)的FeOOH納米棒，然后以此FeOOH為反應(yīng)前驅(qū)體，再經(jīng)過(guò)高溫水熱反應(yīng)在其表面包覆一層無(wú)定形碳和 MoS

4、2的復(fù)合殼層，經(jīng)高溫煅燒后得到具有核殼結(jié)構(gòu)的Fe3O4@C@MoS2復(fù)合納米棒。優(yōu)化包覆層后的Fe3O4@C@MoS2復(fù)合材料顯示出了較好的電化學(xué)性能（在0.2 A/g下循環(huán)200圈后可逆容量為813 mAh/g，在2.0 A/g電流密度下仍有432 mAh/g）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，以類(lèi)石墨烯相的片層MoS2為主的復(fù)合殼層等緩沖Fe3O4納米棒負(fù)極材料在充放電過(guò)程中的體積變化，改善其循環(huán)性能。
　　（3）以氧化石墨烯、納米硅粉為原料制

5、備了硅負(fù)載石墨烯（Si/G）復(fù)合材料，通過(guò)微波法在Si/G表面原位生長(zhǎng)了均勻的CNTs導(dǎo)電“網(wǎng)絡(luò)”，通過(guò)對(duì)材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征及性能測(cè)試發(fā)現(xiàn)，CNTs網(wǎng)絡(luò)能明顯改善材料的導(dǎo)電性，降低材料的電荷轉(zhuǎn)移電阻，并對(duì)材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有一定增強(qiáng)作用。
　?。?）以石墨片、納米硅粉為原料用球磨法制備了石墨片負(fù)載硅納米顆粒的復(fù)合材料，在此基礎(chǔ)上與碳源復(fù)合。優(yōu)化了碳源及熱處理溫度對(duì)樣品結(jié)構(gòu)和性能的影響，確定了以聚丙烯腈(PAN)為附加碳源、煅燒溫度為8