氧化鉻復(fù)合鋰離子電池負極材料的制備及其電化學(xué)性能的研究.pdf

1、鋰離子電池憑借其能量密度高、循環(huán)壽命長、對環(huán)境無污染等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于手機、筆記本電腦、相機、攝像機等中小型數(shù)碼產(chǎn)品及電動汽車、電動自行車等小型交通工具中。石墨是傳統(tǒng)的鋰離子電池負極材料，它的理論容量只有372 mAh g-1，然而現(xiàn)在人們對鋰離子電池提出了更高的要求，迫切地希望探索出具備高容量的新型負極材料。近年來，過渡金屬氧化物（如NiO、CuO、Fe2O3、Fe3O4、MnO2、Co3O4等）憑借高理論容量和高安全性能等特點，成

2、為具有前景的傳統(tǒng)負極材料替代物，吸引了人們的興趣。
　　在過渡金屬氧化物中，Cr2O3的理論容量達到1058 mAh g-1，如此高的比容量對提高鋰離子電池的能量密度有著重要的意義。但是在充放電過程中，Cr2O3體積的變化很大，會導(dǎo)致電極的破碎甚至急劇粉化。另外，Cr2O3本身導(dǎo)電性比較差，活性物質(zhì)受這些因素影響，會在循環(huán)過程容量損失加快，從而使其循環(huán)性能變差。所以，提高循環(huán)過程中穩(wěn)定性，是對這類材料改性的重點。
　　本論文

3、旨在改善Cr2O3鋰離子電池負極材料循環(huán)穩(wěn)定性差的問題，采用復(fù)合化手段對Cr2O3進行改性，主要研究內(nèi)容與結(jié)果如下:
　　(1)氧化鉻/碳納米復(fù)合材料(Cr2O3-C)是通過凝膠法和碳化過程結(jié)合制備得到的，作為鋰離子電池負極材料進行研究。通過觀察SEM和TEM圖像可知，復(fù)合材料中的Cr2O3顆粒嵌在碳薄片中，Cr2O3顆粒的尺寸分布范圍為20-40 nm。熱重分析表明Cr2O3-C中的碳占復(fù)合材料總質(zhì)量的14.2％。利用恒流充放電

4、、倍率充放電和電化學(xué)交流阻抗測試了最終產(chǎn)物的電化學(xué)性能。測試結(jié)果顯示，Cr2O3-C在100 mA g-1的電流密度下，經(jīng)過150次循環(huán)，容量依舊保持在465.5mAh g-1。與純Cr2O3相比，Cr2O3-C明顯具有更好的循環(huán)和倍率性能。
　　(2)以TiO2微球為前驅(qū)體，通過浸泡、煅燒和包碳，得到了碳包覆氧化鈦/氧化鉻復(fù)合微球(TiO2-Cr2O3@C)。電子顯微鏡掃描結(jié)果顯示，TiO2-Cr2O3@C復(fù)合微球的直徑約為60