m_xo_y(m=ni,fe,cu)纤维的制备及其储锂性能研究

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1、分类号：TQ34密级：无UDC：661学校代码：11065硕士学位论文MxOy(M=Ni,Fe,Cu)纤维的制备及其储锂性能研究吕春晓指导教师孙瑾副教授杨东江教授学科专业名称材料学论文答辩日期2016年5月24日答辩委员会主席车延科研究员摘要随着移动电子设备、电动汽车和能量存储等设备的普及和发展，对高性能锂离子电池(LIBs)的需求和要求逐渐增加，开发高比容量、优异循环性能和高倍率性能的负极材料越来越引起关注。过渡金属氧化物（TMO）由于其高理论比容量，被看做是理想的替代石墨的锂离子电池负极材料。构建不同过渡金属氧化物微纳米复合结构是克服其体

2、积膨胀、低导电性等因素的主要方法。生物质材料作为来源广泛的可再生资源可以作为生物模板制备各种无机材料，也可作为碳源制备多孔具有分级结构的碳材料。可再生海洋生物质提取的海藻酸钠是一种天然高分子材料，其中d-L-古罗糖醛酸可以通过离子交换与多种过渡金属阳离子螯合组成“蛋-盒”结构，从而实现金属金属氧化物与碳材料的复合。本文尝试海藻酸钠作为碳源材料制备多种具有独特微纳结构的金属氧化物/碳复合纤维材料。本文主要利用海藻微米纤维为模板，制备了多种具有不同微纳结构的过渡金属氧化物复合材料。例如，单质镍掺杂和石墨碳存在的氧化镍碳纤维（NiO/Ni/C-F）

3、、具有卵黄-壳（卵黄：Fe2O3；壳：洋葱状石墨碳）结构的Fe2O3碳纤维（C@Fe2O3-F）和竹节状氧化铜中空纤维（CuO-HF）。测试其作为锂离子电池负极材料的储锂性能，并且初步探究了其储锂机理。关键词：生物质；海藻纤维；锂离子电池；过渡金属氧化物IAbstractTheincreasingdemandforhighperformancelithiumionbatteries(LIBs)hasarousedgreatinterestindevelopinghighspecificcapacity,cycleperformanceandr

4、atecapabilityanodematerials.Transitionmetaloxides(TMOs)haveattractedmuchattentionaspromisinganodematerialsforrechargeableLIBsowingtotheirhightheoreticalcapacity.Biomassmaterialsassourcesofrenewableresourcecanbeusedasabiologicaltemplatepreparationofallkindsofinorganicmateria

5、ls,alsocanbeusedascarbonsourceandthepreparationofporouscarbonmaterialswithhierarchicalstructure.Renewablebiomassextractionofsodiumalginateisanaturalpolymermaterials，wherethemetalcationscanbeconfinedinan“egg-box”viacoordinationwithnegativelychargedα-L-guluronateblocks.Thispa

6、pertriestosodiumalginateasthecarbonsourcematerialpreparationofavarietyofuniquemicro-nanostructureofmetaloxide/carbonfibercompositematerials.Thispapermainlyusetheseaweedmicronfiberforthetemplate,thepreparationofavarietyoftransitionmetaloxideswithdifferentstructureofmicro-nan

7、ocompositematerials.Ageneralstrategyhasbeendevelopedtofabricatehigh-performancefibrousTMOanodessuchaselementalNidopedNiO(NiO/Ni/C-F),yolk-shellstructuredcarbon@Fe2O3(C@Fe2O3-F),andhollowCuOfibers(CuO-HF)withcontrollablenanostructuresbyusingalginatemicrofibersastemplates.Key

8、words:biomass;alginicfibers;lithum-ionbattery;transitionmetaloxidesII目录引言.........