纳米结构含锌复合金属氧化物的形貌尺寸调控及储锂性能研究

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1、分类号：TQ152单位代码：10183研究生学号：2015431036密级：公开吉林大学博士学位论文纳米结构含锌复合金属氧化物的形貌尺寸调控及储锂性能研究MorphologyandsizecontrolofnanostructuredZn-containinghybridmetaloxidesandtheirlithiumstorageperformance作者姓名：卢轮专业：材料加工工程指导教师：王慧远教授、王珵讲师研究方向：锂离子电池材料培养单位：材料科学与工程学院2018年5月纳米结构含锌复合金属氧化物的形貌尺寸调控及储锂性能研究Morphologyandsizeco

2、ntrolofnanostructuredZn-containinghybridmetaloxidesandtheirlithiumstorageperformance作者姓名：卢轮专业名称：材料加工工程研究方向：锂离子电池材料指导教师：王慧远教授、王珵讲师学位类别：工学博士培养单位：材料科学与工程学院论文答辩日期：2018年5月29日授予学位日期：年月日答辩委员会组成：姓名职称工作单位主席王立民研究员中科院长春应化所委员冉旭教授长春工业大学材料学院委员姜启川教授吉林大学材料学院委员王金国教授吉林大学材料学院委员沈平教授吉林大学材料学院未经本论文作者的书面授权，依法收存和保

3、管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用(但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学博士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。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结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声

4、明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊(光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：□硕士博士学科专业：材料加工工程论文题目：纳米结构含锌复合金属氧化物的形貌尺寸调控及储锂性能研究作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：吉林省长春市南关区人民大街5988号吉林大学南岭校区材料科学与工程学院130025作者联系电

5、话：0431-85094699摘要纳米结构含锌复合金属氧化物的形貌尺寸调控及储锂性能研究摘要含锌复合金属氧化物拥有比容量高、可设计性强、优化手段多样等一系列优点，被认为是极具前景的新一代锂离子电池负极材料。然而较低的电导率和较差的循环稳定性严重限制了含锌复合金属氧化物的实际应用。此外，含锌复合金属氧化物中涉及到多种金属元素、多相氧化物之间的相互作用，存在大量潜在变量。氧化物尺寸、形貌、成分、界面结合、分散性、离子价态及晶体结构都会显著影响复合材料的电化学性能。目前仍缺乏准确的模型来科学地预测这些变量对含锌复合金属氧化物电化学性能的具体影响程度，导致设计电极时存在较大的盲目性

6、。针对以上问题，本文基于形貌尺寸调控思路，兼顾成分设计，对含锌复合金属氧化物的缺点进行优化改性。并总结相关改性规律，为高性能含锌复合金属氧化物负极材料的可控制备提供借鉴。论文主要研究结果如下：(1)首次使用酒石酸钾钠作为络合剂，通过混合溶剂热法制备出介孔纳米环结构ZnO/ZnCo2O4/Co3O4复合金属氧化物。研究了络合剂加入量对复合金属氧化物形貌的影响，发现介孔纳米环结构的形成严格受控于络合剂含量，当酒石酸钾钠加入量控制在2mmol时才能获得均匀分散且结构完整的纳米环结构，络合剂含量过高或过低都会造成氧化物颗粒严重团聚；对比不同形貌ZnO/ZnCo2O4/Co3O4复合

7、氧化物的储锂性-1能，证明介孔纳米环结构ZnO/ZnCo2O4/Co3O4性能最佳，在500mAg电流密度下循-1环200圈，复合电极比容量仍高达1102mAhg；该电极材料合成工艺简单易行，适合大规模生产，并且酒石酸钾钠特殊的络合属性还可以被延伸应用于其他金属氧化物负极材料的制备。(2)研究了NiMoO4和ZnMoO4颗粒尺寸和含量对ZnMoO4-NiMoO4复合金属氧化物电化学性能的影响。发现纳米NiMoO4和亚微米ZnMoO4颗粒分别有助于提高电极的倍率性能和循环稳定性；两种颗粒的数量受控于Zn/Ni比例，当