金属氧化物纳米材料合成及其锂离子电池性能研究.pdf

M Y2356526 Preparation ofMetal Oxides Nanomaterials Applied inLi—ionBattery by YU Ling .(HunanUniversity)20 0 A thesis submitted inpartial satisfaction ofthe Requirements forthedegree of Master ofScience 1n Applied Chemistry inthe Graduate School of Hunan University Supervisor Professor LIQiuhong May,2013 金属氧化物纳米材料合成及其锂离子电池性能研究湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其它个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名:会终日期:州多年占月1日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于l、保密口,在——年解密后适用本授权书。 2、不保密团。(请在以上相应方框内打“√”) 作者签名:詹羚刷磁轹靡鼬 7子酬’日期:州孑年‘月1日日期:划弓年易月乡日硕士学位论文摘要金属氧化物纳米材料由于其形状的各异性而表现出独特的物理化学性能,这些显著区别于块体材料的本征性能吸引了广泛的关注和研究热潮。在锂离子电池电极材料的运用中,金属氧化物纳米材料的高容量,大能量密度,.低成本和稳定性等,使得他们被推荐为未来代替碳材料的最有前景的锂电负极材料。本文在综述纳米材料和锂离子电池研究进展的基础上,主要采用溶液法分别制备了C0304 降落伞状阵列,纳米棒阵列;二次堆叠的Sn02纳米球;,纳米花生和纳米球等材料。运用XRD、SEM、TEM、BET、FTIR和TGA等现代分析测试技术对合成材料的结构和物理特性进行了系统研究,并探究了这些金属氧化物纳米材料在锂离子电池中的应用。本论文的主要内容归纳如下。在第二章,利用简单的低温液相反应制备了降落伞状和纳米棒的C0304多孔纳米材料。实验表明,前躯体的形貌可通过简单的反应物浓度进行调控,且退火过程中前驱体的形貌能够得到很好的保持。把这种材料作为锂电的负极活性材料, 它们呈现出极其优秀的性能。,降落伞和纳米棒阵列分别可以保持797,761 mAhgd的可逆容量。即使在2C的高电流密度下进行倍率测试,他们仍能保持760,700 mAhg。1的可逆容量。本文研究了不同结构的 C0304形成机理及锂电性能得到大幅提高的可能原因。在第三章,我们报道了Sn02纳米球的合成和其锂电性能。扫描电镜和透射电镜结果表明,该球状结构是由很多纳米立方块二次堆叠而成的,立方块粒径约在8 nm左右。锂电测试表明,该结构能很好的缓解Sn02在循环过程中的体积效应, 维持结构的稳定性,从而表现出明显优于商业化Sn02的电化学性能。在第四章,我们采用直接溶液蒸发法,。研究表明,只需改变反应温度和反应时间即可达到最终产物的形貌可控。试验中,我们选择120,150,,纳米花生和纳米球, nm。结合时间梯度试验,我们提出了三种不同形貌的形成机理。作为锂电负极材料测试时,,说明材料的性能极大的取决于其结构和形貌特征。关键词:纳米材料:金属氧化物;合成;锂离子电池金属氧化物纳米材料合成及其锂离子电池性能研究 Abstract Metal oxide nanostructure materials,which show excellent physical and chemical properties due to the shape anisotropy,have attracted worldwide attention for their intrinsic performance different from the bulk the lithium ion battery anode material,the m