碳納米管與金屬氧化物復(fù)合材料的制備及儲鋰性能的研究.pdf

1、碳納米管作為新型的碳材料,擁有超強(qiáng)柔韌性、硬度和導(dǎo)電性能,不僅能夠儲鋰,同時還具備良好的鋰離子和電子的傳輸性能,在鋰離子電池工作時,能夠為鋰離子和電子的傳輸提供快速的通道,但是單純的碳納米管在容量方面并不理想。
　　金屬氧化物由于其優(yōu)良的容量特性,已經(jīng)在儲能方面開始研究,有望成為鋰離子電池重要的電極材料,但是一般金屬氧化物類的電極材料的導(dǎo)電率很低,面對大范圍的鋰離子動力電池的應(yīng)用,還需要進(jìn)一步的改進(jìn)。
　　將碳納米管和金屬氧

2、化物類的材料復(fù)合在一起,制備出的新型復(fù)合材料,能夠結(jié)合兩種材料的優(yōu)點,同時具有良好的導(dǎo)電性和高容量的特性,這將成為鋰離子電池材料的一種新思維。本文的工作重點是設(shè)計合成出兩種新型的復(fù)合材料,對材料的合成、形貌表征、電化學(xué)性能測試進(jìn)行研究分析。內(nèi)容如下:
　　一、Fe3O4@C/CNT材料
　　1、通過恒溫油浴加熱的方法在用酸處理過的CNTs表面生長FeOOH中間體,調(diào)整中間體生長的PH值、溶劑、溫度和反應(yīng)時間,直到得到的產(chǎn)物形

3、貌與設(shè)想的形貌相同。再通過葡萄糖水熱的方法對中間產(chǎn)物外表面包覆碳層,這一過程探索葡萄糖濃度、水熱反應(yīng)時間、水熱反應(yīng)溫度對產(chǎn)物形貌的影響,經(jīng)大量實驗論證得出最佳的條件,得到產(chǎn)物 FeOOH@C/CNT。最后將得到產(chǎn)物 FeOOH@C/CNT經(jīng) N2氣保護(hù)燒結(jié)得到目標(biāo)產(chǎn)物Fe3O4@C/CNT,探究出燒結(jié)最適合的溫度、時間和升溫程序。
　　2、對復(fù)合材料進(jìn)行XRD、Raman、SEM、TEM、BET和熱重分析等形貌分析,證實得到的復(fù)合

4、結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物與實驗設(shè)計初期相同,為類似葡萄串狀的復(fù)合材料,并且在材料表面包覆著碳層。通過循環(huán)伏安、交流阻抗、充放電循環(huán)等電化學(xué)性能測試,結(jié)果顯示復(fù)合材料Fe3O4@C/CNT與Fe3O4@C對比性能優(yōu)良,300mAg-1電流密度充放電,200次循環(huán)后,容量仍維持在693mAhg-1。
　　二、Li4Ti5O12@TiO2/CNT材料
　　1、在CNTs表面,利用鈦酸異丙酯水解的方法,均勻包覆一層二氧化鈦,不斷改進(jìn)探索最佳的反應(yīng)

5、時間、溫度和濃度等條件。利用水熱的方法向得到的中間產(chǎn)物TiO2/CNT中嵌入鋰離子。最后經(jīng)過煅燒結(jié)晶得到目標(biāo)產(chǎn)物。
　　2、對復(fù)合材料進(jìn)行 XRD、SEM和熱重分析等形貌分析,證實得到的復(fù)合結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物與實驗設(shè)計初期相同,為核殼結(jié)構(gòu)的Li4Ti5O12@TiO2/CNT。再通過通過循環(huán)伏安、交流阻抗、充放電循環(huán)等方法對復(fù)合材料進(jìn)行電化學(xué)性能分析,結(jié)果顯示不同倍率1C、2C、5C、10C條件下容量分別為135 mAhg-1,130mA