纳米片状镍钴锰氧化物复合电极材料的制备及其储能特性研究

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1、学校代码10530学号201230061441分类号O646密级硕士学位论文纳米片状镍钴锰氧化物复合电极材料的制备及其储能特性研究学位申请人王灏指导教师王先友教授学院名称化学学院学科专业化学工程研究方向新能源材料二零一五年六月湘潭大学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。除了文中特别加标注引用的肉容外，本论文不包含任何其他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，均己在文中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

2、者签名；ｉ曰期：Ｘ年月曰ｆｆ爾学位论文版权使用授巧书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口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。本人授权湘潭大学可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，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：至爾曰期；如ｙ年《月曰ｆ导师签名曰期＾月曰如３＾Synthesisandenergystoragecharacterizationofnanoflak

3、ynickelcobaltmanganeseoxidecompositesCandidateHaoWangSupervisorProf.XianyouWangCollegeChemistryProgramChemicalEngineeringSpecializationAppliedElectrochemistryDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateJune2015摘要过渡金属氧化物具有储量丰富，环境友好等特点，既可作为锂离子电池电极材料，又可作为超级电容器电极材料，

4、且具有很高的理论比容量，是一种很有应用前景的电极材料，成为新型储能材料领域的研究热点。然而，由于过渡金属氧化物的导电性差，内部离子传导速率低等不足，其性能的发挥受到很大的限制。本文首先从改善MnO2的导电性入手，通过简单的水热方法，设计一种使MnO2纳米片原位生长在分散性的中间相炭微球表面，最终得到直径1.5微米左右具有MnO2壳和炭微球核的花状CMB@MnO2三维复合材料作为锂离子电池负-1-1极材料。在电流密度1500mAg条件下容量为230mAhg，并且显示出良好的-1-1倍率性能。在电流密度100mAg条件下具有620mAhg的高可逆比

5、容量，前80个循环容量没有衰减。其次，借助于不同金属之间的协同效应可以有效地提高电极材料的电化学性能，通过原位成核生长技术，使纳米片状镍钴锰复合氧化物生长在MnO2纳米棒的表面，制备出三种多孔复合金属氧化物。形貌及晶型分析表明这三种复合过渡金属氧化物是由以β-MnO2纳米棒为核，镍锰、钴锰或镍钴锰氧化物(NMO，CMO，NCMO)三种复合氧化物为壳而组成的复合物。作为超级电容器的电极材料进行电化学性能测试，结果发现β-MnO2@CMO具有好的倍率性能；而-1-1β-MnO2@NMO具有高的赝电容，在电流密度1Ag具有560Fg的比电容；-1β-

6、MnO2@NCMO结合了两者特点，相同测试条件下表现出675Fg的高赝电容。此外，提高电极材料比表面积可以为活性材料与溶液离子间提供更多的接触位点，增多电化学反应活性位置，是制备高性能超级电容器电极材料的有效途径。因此，先在水热条件下，利用简单的氧化还原反应，将NCMO原位生长在碳纳米管(CNT)上，经过在空气中高温煅烧后去除CNT模板，制备出由NCMO纳米片组成的管状复合物。测试表明管状多孔复合材料具有高的比表面积(134.12-1-1mg)和宽的孔径分布。将其作为电容器材料，在1Ag的电流密度下，表现-1出高的比电容680Fg。关键词：锂离

7、子电池负极材料；超级电容器材料；过渡金属氧化物；复合材料；多层次结构IAbstractRecently,sometransitionmetaloxides(TMOs)havebeenconsideredtobepromisinganodematerialsforsupercapacitorsandLIBsowingtotheirhightheoreticalcapacity,lowcost,naturalabundanceandenvironmentalfriendliness.However,itisstillachallengetoachi

8、evehighenergydensityforsupercapacitorsduetothelowconductivityandlowdiffusio