過渡金屬氧化物-碳納米復(fù)合鋰離子電池負(fù)極材料的綠色合成.pdf

1、鋰離子電池在混合動(dòng)力汽車、便攜可穿戴式電子設(shè)備中是很有前景的可持續(xù)能源儲(chǔ)存裝置。目前商用的鋰離子電池負(fù)極材料主要是石墨材料，但是石墨的理論比容量只有372 mAh/g，并且存在安全隱患，無法滿足人們對(duì)于鋰離子電池高容量和安全性的需求。高性能鋰離子電池主要依賴于電極材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能，亟需研究具有高比容量、循環(huán)性能好、安全可靠的鋰離子電池負(fù)極材料。與石墨材料相比，過渡族金屬氧化物（如氧化錳、氧化鐵、氧化鎳、氧化銅等）具有更高的比容量，價(jià)

2、格低廉，安全穩(wěn)定性好，是實(shí)現(xiàn)高倍率、高容量、循環(huán)穩(wěn)定的鋰離子電池的潛在負(fù)極材料。但是，由于過渡金屬氧化物其電子導(dǎo)電率較差，并且在充放電過程中產(chǎn)生較大體積變化，導(dǎo)致材料粉體化，產(chǎn)生不可逆容量損失，影響電池的首次庫(kù)侖效率、倍率性能、以及循環(huán)穩(wěn)定性。目前改善過渡金屬氧化物鋰離子電池負(fù)極材料鋰電性能的主要方法有材料納米化以及與碳材料復(fù)合。構(gòu)筑過渡金屬氧化物/碳納米復(fù)合材料一方面能夠提供導(dǎo)電基質(zhì)，有效改善過渡金屬氧化物導(dǎo)電性差的不足，另外一方面可

3、以作為緩沖介質(zhì)，有效緩解過渡金屬氧化物由于體積變化導(dǎo)致的容量衰減。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)采用雙官能團(tuán)丙烯酸酯單體作為反應(yīng)介質(zhì)和碳源，以四水醋酸錳作為氧化錳前驅(qū)體，將醋酸錳與丙烯酸酯單體在分子水平均勻混合，進(jìn)而結(jié)合可見光引發(fā)聚合，通過氬氣氣氛煅燒，制備了形貌可控，不同氧化錳納米粒子含量的氧化錳/碳納米復(fù)合材料。研究發(fā)現(xiàn)與純碳材料相比，氧化錳/碳復(fù)合材料的質(zhì)量比容量、首次庫(kù)倫效率、振實(shí)密度以及體積比容量得到了有效提高。

4、　　(2)采用雙官能團(tuán)丙烯酸酯單體作為反應(yīng)介質(zhì)和碳源，以鈦酸四異丙酯(TTIP)作為二氧化鈦前驅(qū)體，將鈦酸四異丙酯與丙烯酸酯單體在分子水平均勻混合，進(jìn)而結(jié)合可見光引發(fā)聚合，通過氬氣氣氛煅燒，制備含有超小二氧化鈦納米粒子，并且二氧化鈦納米粒子在碳基質(zhì)中均勻分散，不同二氧化鈦含量的二氧化鈦/碳納米復(fù)合材料。研究發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料鋰電性能與二氧化鈦在復(fù)合材料中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān)。當(dāng)二氧化鈦在復(fù)合材料中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為42％時(shí)，二氧化鈦/碳納米復(fù)合材料的倍