高容量鈷氧化物鋰離子電池負(fù)極材料的制備及性能研究.pdf

1、鈷氧化物（CoO、Co3O4）作為鋰離子電池負(fù)極材料，具有較高的理論比容量（分別為716和829mAhg-1），成為取代傳統(tǒng)碳素類負(fù)極材料的首選。然而，鈷氧化物電極材料也存在電子電導(dǎo)率比較低、循環(huán)性能比較差的問題。通過添加導(dǎo)電相可以提高電子電導(dǎo)率，通過構(gòu)建不同形狀的納米結(jié)構(gòu)可以提高材料的循環(huán)性能。本文主要是采用水熱法制備了多孔納米紡錘狀CoO/石墨烯負(fù)極材料、有銅基底和無銅基底的鎳取代Co3O4（三元的NiCo2O4）納米陣列三種負(fù)極材

2、料。利用SEM、TEM表征材料的表面形貌，XRD分析材料的微觀結(jié)構(gòu)，電池測(cè)試系統(tǒng)研究材料循環(huán)性能及充放電性能。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　第一，通過水熱法和退火處理制備CoO/石墨烯負(fù)極材料。通過XRD和SEM表明，這種負(fù)極材料具有單一的CoO的衍射峰，并且呈現(xiàn)出統(tǒng)一的納米紡錘狀。通過充放電測(cè)試結(jié)果顯示，這種電極材料具有較高的初始容量，電流密度為0.1C時(shí)（放電或者充電的時(shí)間為10小時(shí)）的容量為1092mAhg-1，同時(shí)具有良好的循環(huán)

3、性能，20個(gè)循環(huán)以后，容量仍能保持在700mAhg-1。
　　第二，在銅基底上合成三元的NiCo2O4負(fù)極材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，三元的NiCo2O4一維納米棒整齊的排列在銅基底上。摻雜的鎳元素取代了Co3O4中的部分鈷元素，提高了電子電導(dǎo)率。因此三元的NiCo2O4納米棒狀陣列具有較高的容量，良好的循環(huán)性能和倍率性能。當(dāng)電流密度為0.5C時(shí)充放電循環(huán)30次以后，可逆容量保持在830mAhg-1，當(dāng)電流密度為1C、2C、6C、50C、

4、110C時(shí)容量分別為787、695、512、254、127mAhg-1。
　　第三，通過自組裝原理直接合成三元的NiCo2O4負(fù)極材料。由于無基底存在，NiCo2O4自組裝成類似自然界中的蒲公英狀結(jié)構(gòu)，納米棒從中間向外輻射成納米微球。電化學(xué)性能測(cè)試表明，這種負(fù)極材料具有良好的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。當(dāng)電流密度為0.1C時(shí)，首次不可逆容量為2317mAhg-1，經(jīng)過65個(gè)循環(huán)的大倍率充放電以后，將電流密度降低到原來的0.1C，容量仍能