阵列复合材料制备、结构与锂离子电池性能研究

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1、工学硕古学位论文降列复合材料制备、结构与键寓子电池性能硏究ＴＴ美邮Ｉ哈尔滨理工大学２０１７年３月．国内图书分类号：ＴＭ９１１工学硕±学位论文阵列复合材料制备、结构与键离子电池性能研究硕ｄｂ研究生：开美丽导师：陈明华副教授申请学位级别：工学硕±学科、专业：电子科学与技术所在单位：应用科学学院答辩日期：２０１７年３月授予学位单位：哈尔滨理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕±学位论文《阵列复合材料制备、结构与裡离子电池性能研究》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕±学位

2、。期间独立进行研究工作所取得的成果据本人所知，论文中除己注明部分外不。包含他人已发表或撰写过的研究成果对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均己在文中明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。，之作者签名：日期：沁年月矣日；＾巧７募、哈尔滨理工大学硕±学位论文使用授权书《阵列复合材料制备、结构与裡离子电池性能研究》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕±学位期间在导师指导下完成的硕±学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有

3、关部口提交论文和电子版本，允许论文被查闻和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可１＾公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于保密，在□年解密后适用授权书。不保密囚。（请在□ｌｉＪ？上相应方框内如打Ｖ）作者签名：才，１、日期：年＞月如日导师签名：日期：＞１年多月如日？ClassifiedIndex：TM911DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringThePreparation,StructureandPropertiesofArrayStructureC

4、ompositesBasedonLithiumionBatteriesCandidate:QiMeiliSupervisor:A/Prof.ChenMinghuaAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ElectronicScienceandTechnologyDateofOralExamination:March,2017HarbinUniversityofScienceandUniversity:Technology阵列复合材料制备、结构与锂离子电池性能研究摘要能量转化器件已成为当今各国关注的重要技术

5、研究方向之一，在能量转化器件的使用过程中存在电化学能量储存和转换。其中，电极材料是能量转化器件的重要组成部分，直接影响能量转化器件的能量存储性能。因此，近年的各项研究主要集中在探索新的电极材料和改善现有的电极材料等方面。本文利用化学浴沉积、电沉积等方法在泡沫镍基底上制备出Co3O4、Co3O4/PANI（聚苯胺）纳米棒阵列。利用XRD、SEM和Raman等多种测试手段对阵列结构分析表明：Co3O4纳米棒阵列的表面成功地被一层10-20nm的导电聚苯胺涂层覆盖。该电极在无需粘合剂的情况下，测试其电化学性能及锂电池的循环与倍率性能。对比两种电极材料电化学性能得出，Co3O4/

6、PANI核壳结构纳米棒阵列电极-1在300mAg的电流密度、50个循环后容量仍然保持78%，而纯Co3O4纳米棒-1阵列电极50个循环后容量仅为57%。在电流密度为3000mAg下，Co3O4/PANI纳米棒阵列电极的容量仍保留有45%的容量，高于Co3O4纳米棒阵列电极12%的保留容量。分析原因主要为：（1）Co3O4/PANI阵列结构在其纳米棒结构之间具有足够的空间储存锂离子，大比表面积的纳米棒结构增大了电解液与纳米棒的接触面积，缩短了锂离子的传输路径；（2）聚苯胺良好的导电性和稳定性可保护Co3O4纳米棒阵列在循环过程中的体积膨胀，并增加复合电极的电荷转移速率，进而

7、提高复合电极的容量和循环稳定性。为进一步探索排列一致的阵列电极，利用化学浴沉积、电沉积和水热的方法制备空心镍微米棒/碳纳米球核壳阵列结构电极。该阵列电极在100个循环周期-1后仍保持148mAhg的容量，仍保留有86.8%的容量，具有良好的循环性能，-1-1在50mAg的电流密度下该阵列电极的充电容量高达170mAhg。分析得出，（1）镍微米棒之间存在的较大空隙有利于碳纳米球与电解质的接触，空隙结构可以承受嵌锂/脱锂的过程的体积膨胀和收缩，（2）纳米碳球填充在镍微米棒的空隙中，形成良好的导电网络，提高了电极材料的导电性。这些优