錳基材料及其復合物的制備與電化學性能研究.pdf

1、鋰離子電池由于工作電壓高、比容量大、安全性好、自放電小、放電平穩(wěn)、循環(huán)壽命長、環(huán)境友好和無記憶效應等突出優(yōu)點而廣泛應用于高科技、高附加值的產(chǎn)品中。目前，商業(yè)化鋰離子電池的負極材料主要為石墨材料，石墨作為電極材料導電性好、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和嵌鋰電勢低等。但是，在充放電的過程中，鋰離子容易沉積在負極上生成鋰枝晶，導致安全隱患。并且，石墨材料的理論比容量也較低。因此，尋找比容量大且安全的負極材料是動力鋰離子電池的研究重點之一。氧化錳以其較高的理論容量

2、、低電壓磁滯、儲量豐富、原料便宜而備受研究者的青睞。然而錳基材料屬于半導體材料，作為鋰電池材料時導電性能差，并且在充放電過程中材料體積變化等因素，限制了其實際放電容量和倍率性能。錳基材料高的理論比容量還從未在實際中實現(xiàn)。本文采用錳基氧化物與氧化石墨烯復合的方法制備錳基復合材料，基于復合來改善材料循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。主要工作如下：
　　（1）采用共同沉淀法合成了納米晶堆疊而成的MZO中空微球，并用水熱法制備MZO/RGO復合材料。

3、通過XRD、FT-IR、Raman、TEM、SEM、EDS等手段對樣品進行了表征。結(jié)果表明，MZO微球是由很多納米晶粒組成，這種結(jié)構(gòu)有利于增大材料與電解液的接觸面積。且微球具有中空的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以減少充放電過程中由于鋰離子的嵌入和脫出的應力，抑制材料體積的變化。RGO/MZO復合結(jié)構(gòu)材料中，MZO微球被石墨片包覆，這種協(xié)同作用的復合使材料展示優(yōu)異的電化學性能。例如在100mA/g的電流下充放電，100個循環(huán)后能保持著660mAh g-

4、1的比容量。在1600mA/g的大電流下充放電，比容量仍然能有207mAhg-1，并且材料具有很好的變電流穩(wěn)定性。
　　（2）采用簡單熱液合成法及后期退火過程制備了多面體MnO納米晶/RGO（p-MnO/RGO）復合材料。分析了復合材料的結(jié)構(gòu)、形貌和組分，并測試了其電化學性能。當將多面體MnO/RGO復合材料作為負極材料時，由于多面體MnO納米晶與RGO的協(xié)同作用，材料具有較高的放電比容量和優(yōu)良的循環(huán)穩(wěn)定性能。在100mA/g的電