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文檔簡介
1、鋰離子電池具備較大的能量密度、工作電壓、比容量可觀等諸多優(yōu)點,是多學科研究的熱點。近年來,鋰離子電池所用的負極多為石墨類材料,但其理論比容量比較低(372 mAh/g)、易產(chǎn)生鋰枝晶。如何提高負極材料性能是目前有待處理的問題。過渡金屬及其氧化物MO(M=Mn、Ni、Co、Sn等)以其理論比容量高、資源豐富、環(huán)境友好等特點引起了人們的廣泛關注。然而,這類材料仍然存在諸多缺陷,如導電性差、Li+的反復插入/脫出易導致粉化、脫落。目前改善該材
2、料的主要方法有:將材料納米化或與碳材料及高導電物質(zhì)復合等。
論文首先采用軟模板法合成出PPy納米管,然后通過微波合成將過渡金屬或其氧化物附載在PPy納米管骨架上,最后經(jīng)過裂解分別得到了一氧化錳(MnO)及金屬鎳(Ni)與聚吡咯納米管(PPyNTs)的復合材料。其次采用SEM、TEM、XRD、TGA、IR、LAND測試系統(tǒng)及電化學工作站等研究了復合材料的微觀形貌、組成及電化學特性。論文主要內(nèi)容及結論如下:
?。?)以吡咯
3、單體為原料,F(xiàn)eCl3為氧化劑,甲基橙為軟模板制得聚吡咯納米管PPyNTs。將得到的PPyNTs在氬氣氣氛下700℃裂解2h得到p-PPyNTs活性物質(zhì),裂解后的p-PPyNTs管呈現(xiàn)二維管狀結構,多為無定形,其比容量小于石墨。
?。?)將PPyNTs與一水合氯化錳混合,在混合物中加入二乙烯三胺,在240℃下微波反應10min,將所得前驅(qū)體在氬氣氣氛下700℃裂解2h得到p-MnO@PPyNTs活性物。當PPyNTs與一水合氯化
4、錳的原料質(zhì)量比為1:20且二乙烯三胺加入量為0.2mL時,活性物展現(xiàn)出了最佳儲鋰性能。在電流密度為200 mA/g下,首圈放電比容量為1322.3 mAh/g,首圈庫倫效率為63.6%,恒流充放電200次后比容量依然保持在657.4 mAh/g;在500 mA/g下,活性物首圈比容量為1315.6 mAh/g,首圈庫倫效率為63.7%,循環(huán)200圈后比容量仍然保持在587.6 mAh/g。在充放電過程中,PPyNTs的存在一方面使電解液
5、的滲透、電子的轉(zhuǎn)移和離子的擴散更加容易,另一方面使MnO較大的體積變化得到緩沖,從而使其儲鋰性能得到大幅度提高。
?。?)將六水合硝酸鎳與PPyNTs混合,在150℃下微波反應10min,將所得前驅(qū)體在氬氣氣氛下700℃裂解2h得到p-Ni@PPyNTs活性物。當六水合硝酸鎳與PPyNTs質(zhì)量比為5:1時活性物展現(xiàn)出優(yōu)異的儲鋰性能,在500mA/g電流密度下首圈放電比容量為1170.2 mAh/g,循環(huán)340圈后比容量仍保持在6
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