Co基氧化物的天然模板法制备及其电化学性能.doc

摘要:传统的石墨碳负极材料比容量较低，已不能满足高比能量电池的发展要求，进行高容量[1]负极材料的研究显得迫在眉睫。而过渡金属钴氧化物(CoO、Co3O4)是典型的p型半导体材料,具有良好的电化学性能及高比容量，很可能成为21世纪极具发展潜力的新型锂离子电池负极材料。本论文选用天然多孔植物为模板，掺杂不同含量Co来合成的CoO、Co3O4及其复合材料。采用XRD, 电化学性能测试等方法研究材料的晶体结构、形貌、颗粒大小等因素及其对性能的影响。以期改善电池的首次效率和提高材料的容量，获得具有优良循环性能的锂离子电池负极材料。

    采用X射线衍射（XRD）研究硝酸钴含量、焙烧时间和焙烧温度对产物物相组成的影响。实验表明：250℃固化样品的主晶相为Co3O4，800℃有模板空气中焙烧所得样品的主晶相为Co3O4，800℃有模板氮气中焙烧所得样品为CoO。其中，硝酸钴的浓度为5%，添加模板于空气条件下固化温度为250℃，固化时间为2.5h。800℃碳化时间为2h的时候得出的钴基氧化物的结晶性较好，纯度最高。

选取有模板焙烧样和无模板焙烧样进行电性能测试，结果表明：有模板空气中焙烧所得样品首次放电容量为746.56mAh/g，40次循环后容量保持率为24%。无模板空气中焙烧所得样品首次放电容量为822.60 mAh/g，40次循环后容量保持率为16.14%。其中，有模板样品电化学性能更佳。

关键词：锂离子电池；硝酸钴；天然模板法；碳化；XRD测试；电性能测试

目录

摘要

ABSTRACT

1 前 言-1

1.1引言-1

1.2 钴基氧化物的天然模板的制备-2

1.3 研究内容-2

1.4 研究意义-3

2 实验部分-4

2.1 实验药品及仪器-4

2.2实验过程-4

2.2.1 样品制备-4

2.2.2 XRD检测方法-5

2.2.3 样品电化学性能测试-5

3  结果与讨论-6

3.1X-射线衍射（XRD）物相分析-6

3.1.1Co氧化物有模板固化样的XRD分析-6

3.1.3 Co氧化物有模板空气下焙烧样的XRD分析-7

3.1.4 Co氧化物有模板氮气下焙烧样的XRD分析-8

3.2不同条件下所制得的样品循环效率-8

3.3不同条件下所制得的样品首次充放电曲线的分析-9

3.3.1Co氧化物有模板空气气氛焙烧样的首次充放电曲线的分析-9

3.3.2Co氧化物无模板空气气氛焙烧样的首次充放电曲线的分析-10

3.4不同循环次数的放电曲线比较-10

3.4.1有模板空气气氛焙烧样的不同循环次数的放电曲线-10

3.4.2无模板空气气氛焙烧样的不同循环次数的放电曲线-11

3.5不同电流密度下的放电曲线比较：倍率性能-11

3.5.1Co氧化物有模板空气焙烧样不同电流密度下的放电曲线-12

3.5.2Co氧化物无模板空气焙烧样不同电流密度下的放电曲线-12

结论-14

参考文献-15

致  谢-17