有機(jī)負(fù)極材料對(duì)苯二甲酸鈷的電化學(xué)儲(chǔ)能特性研究.pdf

1、有機(jī)材料可回收，來源廣，且分子結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)，是新型電極材料的首選。本文以羰基化合物對(duì)苯二甲酸鈷為研究對(duì)象，在總結(jié)了羰基化合物的最新研究進(jìn)展基礎(chǔ)上，從電化學(xué)性能、儲(chǔ)鋰機(jī)制、球磨復(fù)合改性和儲(chǔ)鈉/鉀性能四個(gè)方面研究對(duì)苯二甲酸鈷的儲(chǔ)能特性。
　　首先，本論文用簡單的陽離子置換法制備出二水合對(duì)苯二甲酸鈷（CoTP·2H2O）和無水對(duì)苯二甲酸鈷（CoTP）純相，并就二者的儲(chǔ)鋰性能展開工作。CoTP·2H2O與CoTP具有合適的放電平臺(tái)，分別在0

2、.77V和0.7V（vs Li+/Li）左右。通過對(duì)比二者的晶體結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性和微觀形貌發(fā)現(xiàn)，結(jié)晶性差的CoTP表現(xiàn)出比結(jié)晶性更好的CoTP·2H2O更好的電化學(xué)性能。CoTP·2H2O的首周放電比容量高達(dá)1959mAh/g，且比容量衰減持續(xù)近十周。而CoTP則表現(xiàn)出更好的循環(huán)性能和倍率性能，其穩(wěn)定可逆比容量高達(dá)700mAh/g，循環(huán)30周后的容量保持率為95.8％。就CoTP的脫嵌鋰機(jī)理研究表明，不僅羰基可以儲(chǔ)鋰，Co2+和苯環(huán)上的H

3、+也能被Li+可逆地取代，使對(duì)苯二甲酸鈷有遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)對(duì)苯二甲酸鹽的比容量。
　　其次，本論文制備了不同比例的CoTP·2H2O/Super P和CoTP/Super P球磨復(fù)合物，以期提高對(duì)苯二甲酸鈷的導(dǎo)電性。不論是CoTP·2H2O還是CoTP都以Super P質(zhì)量比為10%時(shí)的改性效果最好。球磨后對(duì)苯二甲酸鈷的顆粒尺寸減小，同時(shí)導(dǎo)電性好的Super P抑制了對(duì)苯二甲酸鈷顆粒的團(tuán)聚。如此，不僅縮短了Li+的傳輸路徑，也提高了電極

4、材料的電子電導(dǎo)，進(jìn)而減小對(duì)苯二甲酸鈷的極化，倍率性能得到提升。改性后，CoTP在電流密度為150mA/g時(shí)的可逆比容量高達(dá)1000mAh/g。
　　最后，針對(duì)鋰資源匱乏及成本高的問題，本論文還探討了CoTP的儲(chǔ)鈉和儲(chǔ)鉀特性。結(jié)果表明CoTP不僅可以可逆地脫嵌鈉離子（Na+），還可以儲(chǔ)存鉀離子（K+）。二者的放電平臺(tái)分別在0.3V（vs Na+/Na）和0.25V（vs K+/K）左右。但CoTP在儲(chǔ)鈉/鉀時(shí)的極化很大，首周庫倫效率