钴的化合物_碳复合材料的制备及其作为锂离子电池负极材料的研究

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1、暨南大学硕士学位论文题名（中英对照）：钴的化合物/碳复合材料的制备及其作为锂离子电池负极材料的研究Preparationofcobaltcompounds/carboncompositesasanodematerialsforlithiumionbatteries作者姓名：周丹指导教师姓名及学位、职称：袁定胜博士、教授学科、专业名称：物理化学论文提交日期：2018年4月论文答辩日期：2018年6月答辩委员会主席：论文评阅人：学位授予单位和日期：摘要锂离子二次电池作为一种能量储存与转换装置，从刚开始的商业化生产到现在，长期的发展和不断的完善，使锂离子电池体系日趋完善，并且已经广泛的应用在我们的日

2、常生活中。随着应用领域的扩展，人们需要电池设备提供更高的能量密度和更好的安全性能。目前商业化的负极材料还是以石墨类的碳材料为主，然而这类材料存在安全隐患并且理论容量(372mAh/g)和能量密度较低，因而开发容量高、安全性能好的负极材料代替石墨类碳材料显得极为紧迫。过渡金属化合物因具有较高的理论比容量、较好的安全性能、储量丰富而成为替代石墨材料的候选者。本文以过渡金属硫化物和氧化物为研究对象，采用简单的方法制备了CoS/C、Co3O4/C、CoMoO4/C材料，作为锂离子电池负极材料。通过XRD、SEM、TEM、Raman、N2吸脱附曲线等物理表征，对材料的组成、形貌、结构等特征进行了分析，同

3、时也对其进行了电化学测试和分析，具体的研究内容如下：(1)通过一步溶剂热反应制备出空心球状的CoS，并将CoS和碳源一起研磨后煅烧制得碳复合的CoS，记为CoS/C。实验结果表明空心的结构有利于缓解充放电过程中的体积膨胀，碳的复合提高了材料的导电性，使得材料的整体性能得到了改善，但是改善的程度较小，材料在大倍率充放电下的性能较差。(2)通过研磨和煅烧处理，制备出了多孔的Co3O4/C材料，并对其进行了一系列的物理表征和电化学性能测试，多孔的结构可以缓解充放电的过程中材料的体积变化，保持结构的稳定和缩短锂离子的扩散路径，碳的引入可以提高材料的导电性，电化学测试结果表明Co3O4/C与Co3O4相

4、比具有出优异的循环和倍率性能。(3)利用低温回流的方法制备出了纳米棒状的CoMoO4，再对其进行碳复合。测试结果表明CoMoO4/C具有优异的循环和倍率性能。这是因为碳的复合提高了材料的导电性，并且在一定程度上抑制了循环过程中体积变化导致的材料结构的破坏。关键词：锂离子电池；负极材料；过渡金属化合物；碳。IABSTRACTAsakindofenergystorageandconversiondevice,secondarylithiumionbatterieshavebeenwidelyusedinourdailylives.Thelithium-ionbatterysystembecomem

5、oreandmorematurityunderlong-termdevelopmentandcontinuousimprovement.Batteryequipmentneedprovidehigherenergydensityandbettersafetyperformancetoapplyinwiderfield.Atpresent,mostofthecommercialanodematerialsaregraphite,whichhavelowtheoreticalcapacity(372mAh/g)andenergydensityandexistsecurityrisks.Theref

6、ore,exploringotheranodematerialswithhighcapacityandgoodsafetyperformanceisextremelyurgent.Transitionmetalcompoundsarecandidatesforreplacinggraphiteduetotheirhightheoreticalspecificcapacity,goodsafetyperformanceandabundant.Inthispaper,transitionmetalsulfidesandoxidesincludingCoS/C,Co3O4/C,CoMoO4/Chav

7、ebeenmadethroughsimplemethodandusedasanodematerialsoflithiumionbatteries.ThephysicalcharacterizationsweretestedbyXRD,SEM,TEM,Raman,N2adsorptionanddesorption.Andtheelectrochemicalperformanceswerealsoev