陣列復合材料制備、結(jié)構(gòu)與鋰離子電池性能研究.pdf

1、能量轉(zhuǎn)化器件已成為當今各國關(guān)注的重要技術(shù)研究方向之一，在能量轉(zhuǎn)化器件的使用過程中存在電化學能量儲存和轉(zhuǎn)換。其中，電極材料是能量轉(zhuǎn)化器件的重要組成部分，直接影響能量轉(zhuǎn)化器件的能量存儲性能。因此，近年的各項研究主要集中在探索新的電極材料和改善現(xiàn)有的電極材料等方面。
　　本文利用化學浴沉積、電沉積等方法在泡沫鎳基底上制備出Co3O4、Co3O4/PANI（聚苯胺）納米棒陣列。利用XRD、SEM和Raman等多種測試手段對陣列結(jié)構(gòu)分析表明

2、:Co3O4納米棒陣列的表面成功地被一層10-20nm的導電聚苯胺涂層覆蓋。該電極在無需粘合劑的情況下，測試其電化學性能及鋰電池的循環(huán)與倍率性能。對比兩種電極材料電化學性能得出，Co3O4/PANI核殼結(jié)構(gòu)納米棒陣列電極在300 mA g-1的電流密度、50個循環(huán)后容量仍然保持78％，而純Co3O4納米棒陣列電極50個循環(huán)后容量僅為57％。在電流密度為3000 mA g-1下，Co3O4/PANI納米棒陣列電極的容量仍保留有45％的容量

3、，高于Co3O4納米棒陣列電極12％的保留容量。分析原因主要為：Co3O4/PANI陣列結(jié)構(gòu)在其納米棒結(jié)構(gòu)之間具有足夠的空間儲存鋰離子，大比表面積的納米棒結(jié)構(gòu)增大了電解液與納米棒的接觸面積，縮短了鋰離子的傳輸路徑；聚苯胺良好的導電性和穩(wěn)定性可保護Co3O4納米棒陣列在循環(huán)過程中的體積膨脹，并增加復合電極的電荷轉(zhuǎn)移速率，進而提高復合電極的容量和循環(huán)穩(wěn)定性。為進一步探索排列一致的陣列電極，利用化學浴沉積、電沉積和水熱的方法制備空心鎳微米棒/

4、碳納米球核殼陣列結(jié)構(gòu)電極。該陣列電極在100個循環(huán)周期后仍保持148 mAh g-1的容量，仍保留有86.8％的容量，具有良好的循環(huán)性能，在50mA g-1的電流密度下該陣列電極的充電容量高達170 mAh g-1。分析得出：鎳微米棒之間存在的較大空隙有利于碳納米球與電解質(zhì)的接觸，空隙結(jié)構(gòu)可以承受嵌鋰/脫鋰的過程的體積膨脹和收縮；納米碳球填充在鎳微米棒的空隙中，形成良好的導電網(wǎng)絡(luò)，提高了電極材料的導電性。這些優(yōu)良的結(jié)構(gòu)特性使電極材料具有