納米碳片的制備及其儲鋰性能研究.pdf

1、鋰離子電池的廣泛使用極大地改變了人們的生活方式，而不斷涌現(xiàn)的現(xiàn)代電動器件對電池性能也提出了越來越高的要求。石墨是傳統(tǒng)鋰離子電池的典型負極材料，但存在理論比容量（372 mA h g-1）比較低的缺點。納米碳片不僅具有良好的導電性和優(yōu)異的穩(wěn)定性，而且具有開放的表面、高的比表面積、豐富的活性位等諸多優(yōu)點，在高能量密度鋰離子電池負極材料領域展現(xiàn)出廣闊的應用前景。本論文以具有新穎結構和特殊組成的納米碳片創(chuàng)制為核心，制備得到了兼具高石墨化程度和大

2、比表面積的分級孔納米碳片，以及納米碳片復合結構（鑲嵌有空心Co3O4納米球），主要研究內容如下：
　　基于廢棄樹脂的高附加值利用，以FeCl3·6H2O為催化劑、ZnCl2為活化劑，一步催化活化制備了分級多孔納米碳片。該材料實現(xiàn)了高石墨化程度（拉曼光譜，ID/IG=0.48）和大比表面積（2109 m2 g-1）的有機融合。實驗表明，高石墨化程度源于鐵的催化石墨化作用，有利于電子在電極材料上的快速轉移；大比表面積得益于ZnCl2與

3、FeCl3·6H2O的協(xié)同造孔效應。用作鋰離子電池負極材料時，該納米碳片在500 mA g-1的電流密度下展現(xiàn)出約1100 mA h g-1的比容量，且穩(wěn)定循環(huán)150圈無明顯衰減。在2000 mA g-1的高電流密度下進行300次循環(huán)充放電后，該材料比容量可穩(wěn)定在約400 mA h g-1。本論文將廢棄樹脂轉化為高性能納米碳片，為廢棄樹脂的高附加值利用提供了一種新思路。
　　通過一種簡單的水熱-炭化工藝，利用催化水熱和Kirken

4、dall效應，成功制備了基本結構單元為內嵌有Co3O4中空納米球的納米碳片花狀組裝體。該材料實現(xiàn)了Co3O4的超高量負載（83wt%）。用作鋰離子電池負極材料時，該花狀組裝體在500和1000 mA g-1的電流密度下穩(wěn)定循環(huán)400圈之后，分別保持約750和700 mA h g-1的高比容量。這種良好的電化學性能歸因于零維中空納米球、二維納米碳片及三維結構間的協(xié)同效應。本論文證明了多級結構耦合策略在高性能鋰離子電池電極材料的設計中具有明