水滑石前體法過渡金屬化合物鋰離子電池負(fù)極材料的制備及電化學(xué)性能的研究.pdf

1、能源與環(huán)境的問題是全球所共同關(guān)注的兩大問題。高效、清潔的鋰離子電池已成功在移動式電子設(shè)備、電動汽車等諸多應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用。近年來不斷拓寬的鋰離子電池應(yīng)用范圍，迫切需求研發(fā)高容量、高倍率、長循環(huán)的鋰離子電池材料。過渡金屬化合物鋰離子電池用負(fù)極材料，雖然具有比商用碳負(fù)極材料更高的理論容量，但因普遍存在充／放電程中形變較大和導(dǎo)電性差的共性問題而制約著鋰離子電池性能的提升。近年來，水滑石在電化學(xué)方面引起眾多研究者的關(guān)注。本文利用高溫?zé)崃呀?/p>

2、手段處理水滑石類化合物前體，成功制備出兩種過渡金屬化合物復(fù)合材料（MgFe2O4/ZnFe2O4、 Co9S8/Al2O3/C），顯著提高了在鋰離子電池中用作負(fù)極材料的電化學(xué)性能。論文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　(1)采用成核晶化隔離法宏量制備出MgZnFe-LDH前體，通過焙燒、酸蝕處理后得到MgFe2O4/ZnFe2O4納米復(fù)合材料。XRD、SEM、HRTEM研究結(jié)果表明MgFe2O4/ZnFe2O4的納米顆粒分布均一且分散

3、均勻。MgFe2O4/ZnFe2O4納米復(fù)合材料相對于物理混合的mMgFe2O4/ZnFe2O4作為鋰離子電池負(fù)極材料具有較好的循環(huán)及倍率性能。并探討了電化學(xué)性能提高的原因在于:(i)制備過程中產(chǎn)生的介孔結(jié)構(gòu)，有利于在充放電的過程中電解質(zhì)溶液與電極材料的接觸;(ii)雙活性物質(zhì)互相限域，一定程度上緩沖了充放電過程中體積的變化，提高了復(fù)合物的電化學(xué)性能。
　　(2)利用水滑石的層板與層間陰離子種類的可調(diào)性，將表面活性劑型陰離子(SD

4、S)插層到水滑石Co2+Co3+Al-LDH層間，得到Co2+Co3+Al-DS-LDH前體，在惰性氣氛下焙燒后得到Co9S8/Al2O3/C納米復(fù)合材料。電化學(xué)性能測試結(jié)果表明Co9S8/Al2O3/C復(fù)合物在電流密度100 mA g-1時循環(huán)200圈后比容量能保持在970.3 mAh g-1，是第一圈充電比容量的88％。在整個可逆循環(huán)過程中庫倫效率基本保持在97％以上。Co9S8/ Al2O3/C復(fù)合物提高的電化學(xué)性能歸因于:(i)