co_3o_4基纳米线作为锂离子电池负极材料的研究

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1、博士学位论文Co3O4基纳米线作为锂离子电池负极材料的研究作者姓名占亮工程领域化学工程校内指导教师李忠教授所在学院化学与化工学院论文提交日期2016年5月Co3O4-BasedNanowireasAnodesforLithium-ionBatteriesADissertationSubmittedfortheDegreeofDoctorofPhilosophyCandidate：ZhanLiangSupervisor：Prof.LiZhongSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,Chin

2、a分类号：TQ158学校代号：10561学号：201210103844华南理工大学博士学位论文Co3O4基纳米线作为锂离子电池负极材料的研究作者姓名：占亮指导教师姓名、职称：李忠教授申请学位级别：工学博士学科专业名称：化学工程研究方向：新能源材料论文提交日期：2016年5月12日论文答辩日期：2016年5月19日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：童叶翔委员：奚红霞、张磊、王海辉、李忠华南理工大学学位论文原削巧声明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巧所取得的研究成果。

3、除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式柄明。。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担＂＞＞巧作者签名：去日期；兴年王月乐学位论文版权使用授权书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，即：研巧生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部口，或机构送交论文的复印件和电子版允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；＞许采用影印、缩印

4、或其它复制手段保学校可１＾１公布学位论文的全部或部分内容，可＾允一致、汇编学位论文。存。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相本学位论文属于：□保密，在解密后适用本授权书。年□朱保密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊ＣＮＫＩ《中（光盘版）电子杂志社全文出版和编入国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。请在＂＂（Ｗ上相应方框内打Ｖ）－：知）／占．１－么心作者签名：日期言指导教师签名日期：每．义摘要由于具有质量轻、能量密度高、安

5、全性好、使用寿命长、无记忆效应、环境友好等特点，锂离子电池被广泛应用到各种便携式电子产品当中，而且近几年随着锂离子电池做为动力电池在电动汽车上的使用，人们对锂离子电池的能量密度、功率密度和使用寿命都提出了新的要求。锂离子电池容量性能很大程度上取决于电极材料的性能，因此开发性能更优异的正负极材料是目前研究的热点。目前商业化的负极材料石墨理论容量-1(372mAhg)较低，限制了锂离子电池的发展和应用。过渡金属氧化物Co3O4材料具有-1较高的理论比容量(890mAhg)，近些年来被广泛的研究。本论文以Co3O4材料作为研究对象，以提高

6、锂离子电池的能量密度、循环性能和倍率性能，尤其是大倍率下的循环稳定性能为目的。通过对Co3O4纳米材料的形貌结构进行设计，并探讨几种掺杂和复合的改性方法对其电化学性能的影响。本论文的具体研究内容如下：(1)使用水热方法和后续煅烧在Ti片合成出草状Co3O4纳米线阵列。所合成草状Co3O4纳米线阵列均匀的覆盖在Ti片上，呈无定向生长，纳米线直径为70-100nm，长度为9μm左右，纳米线由5-10nm的Co3O4小颗粒组成，呈多孔结构。草状Co3O4纳-1米线阵列表现出优异的倍率性能和循环性能，在电流密度为500mAg下，循环性能稳-

7、1-1定，经过100次循环后，可逆比容量高达1031mAhg；在大电流密度为5000mAg-1下，仍能保持有613mAhg的比容量。草状Co3O4纳米线阵列具有优越的电化学性能可以归功于Co3O4纳米线和集流体之间快速的电子传输，良好的接触和多次循环之后形成的稳定交联结构。(2)采用化学浴的方法将Co3O4纳米线中部分Co3O4硫化为CoSx，从而合成出CoSx/Co3O4复合纳米线阵列，所掺杂的CoSx均匀分布在所合成的纳米线材料中。研究表明-1CoSx/Co3O4复合纳米线阵列表现出更加优异的倍率性能：在10和20Ag电流密度下

8、，-1CoSx/Co3O4纳米线阵列表现出较高的比容量，分别可达458和388mAhg，高于同电-1流密度下的Co3O4纳米线阵列的比容量(349和174mAhg)。通过EIS测试可以推断CoSx/Co3O4复合纳米线阵列优越的倍率性