钴氧化物的制备及在锂离子电池负极材料上的应用

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1、万方数据SYSTHESISOFCOBALTOXIDEANDITSA-PPLICATIONASANODEⅣ睑TERIALFORLI．IONBATTEIUESThisThesisSubmittedtoZhejiangNormalUniversityfortheRequirementsfortheDegreeofMasterofSciencebyWeiweiYuanSupervisedbyProf．GaohuiDutZhejiangKeyLaboratoryfo厂ReactiveChemistryonSolidSurfaces,Institute

2、ofPhysicalChemistry,ZhejiangNormalUniversityMay2014万方数据IlUllIIIIIIIIIIIIIIIlY2665326钴氧化物的制备及在锂离子电池负极材料上的应用摘要目前，可充电锂离子电池的研究备受关注，其中电池的负极材料得到了广泛的研究以提高锂离子电池的性能。据文献报道，在锂离子电池充放电的过程中，由于电极材料的团聚、粉碎等因素造成容量的衰减和差的倍率性能。本文主要对钴氧化物作为电池负极材料对电池性能的改善进行了研究。本文将材料构造成多孔结构，对材料进行碳包覆和石墨烯复合，在一定程度上改善

3、电池的性能。主要内容如下：(1)以COCl2"6H20和(NH4)2C204为原材料，经水热反应得到草酸钴前驱体，在空气中煅烧成功得到新颖的多孔状C0304多面体。将得到的材料分别利用XRD、SEM和TEM对其进行了物相、形貌和结构分析，BET方法测试了其比表面积。组装成扣电测定了其电化学性质，实验结果表明：所制备的多孔状C0304在50mA／g电流密度下进行充放电，首次放电比容量可达1546mAh／g，在45次放电之后，电容量可保持在432mAh／g，优于块体材料的比容量。改善的电化学性能可归结于其独特的孔状结构，为其体积改变提供了空间，

4、为Li+的快速扩散提供了途径。(2)将已经制备成功的多孔C0304多面体浸渍在一定浓度的蔗糖溶液中，在烘箱中干燥完毕后，于心气保护下高温煅烧得到碳包覆的CoO／C复合物。XRD测试表明在高温煅烧下，蔗糖作为还原剂将C0304还原成CoO晶体，只有极少量的C0304未还原。SEM测定了其形貌，TEM测试未能明显发现其表面的碳，后经元素分析方法测试碳的含量大约为3．9叭％。BET方法测试了其比表面积为47．2m2／g。组装电池测试了其电池性能，测试结果表明：在100mA／g条件下进行循环测试，首次放电量为1025mAh／g，测试50圈后仍有52

5、1mAh／g可逆电容量。同时也得到了高于99％的库伦效率和好的倍率性能。(3)用COCl2"6H20，NaOH和制备好的氧化石墨在微波条件下首先制备出万方数据Co(OH)2／石墨烯，洗涤干燥后在惰性气体心保护下，于管式炉里烧2h得到了C030d石墨烯的复合材料。XRD测试表明其为立方晶相，在SEM下的表征可以看到石墨烯与C0304复合的较好，C0304纳米粒子为100nln左右，用TEM观察了它的微观形貌，经热重分析得到石墨烯的含量大概为15％。将制备好的材料制成锂离子半电池测试，结果显示电池测试显示了较好的电化学循环和倍率性能。关键词：锂

6、离子电池；水热法；负极；复合材料；石墨烯II万方数据SYSTHESISOFCOBAI』0ⅪDEA入DITSAPPLICATIONASANODENIATERMLFORLI．10

7、NBATTERIESABSTRACTRecently,moreandmoreattentionhasbeenwerepaidonrechargeableLi—ionBatteries．Inordertoimprovethespecificcapacity，intensiveexperimentshadbeenmadeonanodematerial．Basedonple

8、ntyofreportsinliterature，thelossofcapacityismainlycausedbytheaggregationandpulverizationoftheelectrodeparticlesthatappearsinthedischarge／chargecycles．Inthispaper,weenhancetheperformanceofbatteriesbypreparingcobaitoxidematerialswithporousstructure，carboncoatingorrecombinati

9、onwithgraphene．Themaindetailsinmyimprovedexperimentsareasfollowing：(1)NovelporousC0304pol