《微纳结构limn2o4的可控合成及其电化学性能研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微纳结构limn2o4的可控合成及其电化学性能研究（132页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、邀纳结捡坠巡塾2 垒鲍丑整佥盛 论文作者签名： 指导教师签名： 论文评阅人1 ： 评阅人2 ： 评阅人3 ： 评阅人4 评阕人5 ： 答辩委员会主席： 委员1 ： 委员2 ： 委员3 ： 委员4 委员5 ： 委员6 ： 答辩日期： 2 0 11 6 7 , l l i ；, r lIlillIlr l lI l l l P | I I III1 | Y 1 8 9 3 6 8J 1 ” A u t h o r Ss i g n a t u r e ： 一 S u p e r v i s o r 7 Ss i g n a t u r e ： E x t e r n a lR e v i e w
2、e r s ： A c a d e m i c i a nC h e nL i q u a nI n s t i t u t eo fP h y s i c so fC h i n e s eA c a d e m yo fS c i e n c e ! Q 虽! 丛鱼垡Q 艘坠g 曼塾堡垒! S Q ! ! 也型塾i Y l ：竖豇Y ! Q g 垒g基i 垦婴曼卫型也! 曼! 墨i 盟 E x a m i n i n gC o m m i t t e eC h a i r p e r s o n ： E x a m i n i n gC o m m i t t e e M e m b e
3、r s ： ! Q 垒iK 曼鱼望g坠坠g ii 堕要i Y 曼! 墨i l Y Q h 星墼监i 苎i 坌坠g圣h 星i i 垒塾g 堕遁! 丛墨煎Y ! Q ! ：! 望i 垒坠g 卫i n g 圣h 自i 垒坠g 堕坦Y 丛曼i 鲤 浙江大学研究生学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝婆盘鲎或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名珂
4、列力 签字日期：加，f年勿月彦日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解逝江盘堂有权保留并向国家有关部门或机 构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授杈逝望盘堂 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 、 o a 母 = o 图3 8 ( a ) L M O - N T ，L M O - C 和L M O - A 的倍率性能比较，( b ) L M O - N T 电极在不同倍率下 的放电曲线 F i g 3 8 ( a ) d i
5、 s c h a r g ec a p a c i t yw i t hc y c l en u m b e ru n d e rd i f f e r e n tc u r r e n tr a t e s ( 0 1 - 5C ) a m o n g L M O - N T , L M O - Ca n dL M O - Ae l e c t r o d e s ，( b ) t h ed i s c h a r g ev o l t a g ep r o f i l e su n d e rd i f f e r e n t c u r r e n tr a t e s ( 1 1 0C
6、 ) f o rL M O - N T 图3 9L M O - N T 、L M O - C 和L M O - A 三种电极随电流倍率的关系 F i g 3 9D i s c h a r g ec a p a c i t yr e t e n t i o n 弱af u n c t i o no fc u r r e n tr a t ea m o n gL M o - N T , L M O - C a n dL M O - Ae l e c t r o d e s 4 2 一零一co；c苍J宣oc|o 第三章L i M n 2 0 4 单晶纳米管作为锂离子电池正极材料 除了倍率性能，L i
7、 M n 2 0 4 的循环性能对于整个电池系统而言也非常重要。 在这个工作中，对于L M O - N T 电极，我们进行了长循环寿命评价。图3 1 0 a 是 首先在3C 倍率下循环1 0 0 次，然后再增加到5C 倍率再循环1 0 0 次。我们可 以看出，L M O - N T 的容量保持率( 均相对于3C 的初始容量) 分别为9 4 ( 3C ) 和8 0 ( 5C ) ，而L M O C 和L M O A 的容量保持率分别为6 7 ( 3 C ) 、3 2 ( 5 C ) 和8 7 ( 3C ) 、7 4 ( 5C ) 。即使1 5 0 0 次循环后( 5C 倍率) ，L M O -
8、N T 电 极仍能够保持初始容量的7 0 ( 图3 1 0 b ) 。表明了该单晶纳米管具有良好的高 倍率循环稳定性。这种循环性能也好于报道的纳米颗粒、多晶纳米管和单晶纳 米棒【7 9 ，1 0 0 , 1 2 9 。因此，一维的单晶管状结构有利于锂离子的快速传输和电子的 传输，中空的管状结构能够及时的缓解锂离子脱出嵌入过程所带来的结构应 力，以稳定整个一维结构，从而保证良好的循环性能。 图3 1 0 ( a ) 三种材料在不同倍率下的循环性能比较，( b ) L M O - N T 电极在5C 倍率下的循环 性能 F i g 3 1 0 ( a ) C y c l i n gp e r f
9、o r m a n c ec o m p a r i s o nf o rt h r e es a m p l e sf i r s t10 0c y c l e sa t3Cr a t e f o l l o w e db y10 0c y c l e sa t5Cr a t eb e t w e e n3 3a n d4 3 5VV S L i L i + ( b ) D i s c h a r g ec a p a c i t y r e t e n t i o na saf u n c t i o no fc y c l en u m b e rf o rL M O - N Te l
10、e c t r o d ea t5Cr a t e 3 3 6L i M n 2 0 4 单晶纳米管的充放电循环稳定性 为了研究L i M n 2 0 4 纳米管结构循环稳定性，我们对不同循环后的L M O - N T 电极进行了电化学表征。图3 1 l 显示了不同循环后的充放电曲线和C V 曲线。 1C 倍率下，1 0 0 次充放电循环后，L M O - N T 表现出了明显的两个充放电平台， 而L M O C 和L M O A 则逐渐趋于模糊。即使2 0 0 次循环后，L M O - N T 仍可以 表现出较好的充放电平台。这些结果暗示着单晶纳米管电极具有良好的锂离子 脱出嵌入可逆性。从循
11、环伏安曲线也可以看出，在1C 的电流密度下，L M O - N T 4 3 浙江大学博士学位论文 电极显示出了两对高对称性的氧化还原峰，2 0 0 次循环后，该电极仍保持着较 高的对称性的氧化还原峰，只是峰电流密度略有减少。因此，这些结果间接的 表明了L M O - N T 电极具有较好的电化学可逆性和循环稳定性。 岛 、 参 罂 粤 芒 罢 3 ( ) V o l t a g e Vv s L i L i + 图3 1 1 ( a ) 1c 倍率下不同循环后的充放电曲线，( b ) L M O - N T 电极在lc 倍率下不同循环 后的循环伏安曲线 F 吨3 1 l ( a ) T h e
12、c h a r g e d i s c h a r g ev o l t a g ep r o f i l e sa t1Cr a t ef o rt h e10 0 t ha n d2 0 0 t hc y c l e ，C o ) C Vp l o t s ( O 1m V s ) o fL M O N Te l e c t r o d eb e t w e e n3 3a n d4 5VV S L i 几i + f o rd i f f e r e n tc y c l e s a tlCr a t e 为了进一步表征L M O - N T 的循环稳定性和结构稳定性，我们对循环后的电 极
13、材料进行了X R D 、S E M 、T E M 、H R T E M 和S A E D 等表征。从图3 1 2 可以 看出，循环后L M O - N T 的X R D 仍显示着较高晶型。 3 - 、 C C 2 0 1d e g r e e 图3 1 2L M O - N T 电极在1 C 倍率下1 0 0 次循环厚度X R D 图谱 F i g 3 1 2T h e X R Dp a t t e r no f L M O - N T e l e c 仃o d ea f t e r10 0c y c l e sa t1Cr a t eb e t w e e n3 3 a n d4 3 5VV
14、 S L i L i + ，t h ea s t e r i s kd e n o t e sA ls u b s t r a t e 第三章L i M n 2 0 4 单晶纳米管作为锂离子电池正极材料 图3 1 3 a 显示的是L M O o N T 电极，在1C 倍率循环1 0 0 次后的扫描电镜照 片。可以看出，基本上仍保持着一维的形貌。通过透射电镜进一步证实了其中 空的管状结构( 图3 1 3 b ) 。由此可以表明，L M O - N T 的管状结构确实能够承受 大电流倍率下的长期循环过程而不发生明显的结构坍塌。高分辨电镜照片( 图 3 1 3 c ) 也表明循环后L M O - N
15、 T 仍保持着高的晶型。而且，通过相应的选区电 子衍射照片进一步揭示单晶本质( 图3 1 3 d ) 。因此，这些结果进一步证实了 L M O - N T 的良好的结构、形貌和电化学循环稳定性。这种优异的结构稳定性对 于锂离子电池的高功率应用而言是非常重要的。 图3 1 3L M O - N T 电极在l c 倍率下1 0 0 次循环后的形貌结构表征，( a ) 扫描电镜照片， ( b ) 透射电镜照片，( c ) 高分辨电镜照片，( d ) 选区电子衍射照片 F i g 3 1 3T h em o r p h o l o g yc h a r a c t e r i s t i c so f
16、L M O - N T e l e c t r o d ea f t e r10 0c y c l e sa t1Cr a t e ， ( a ) S E Mi m a g eo fL M O - N Te l e c t r o d ea f t e r10 0c y c l e sa t1Cr a t eb e t w e e n3 3a n d4 3 5VV S L i L t ( b ) T E Mi m a g e ，( c ) H R T E Mi m a g ec o r r e s p o n d i n gt ot h ec i r c l e da r e ao fa ni n d i v i d u a l L i M n 2 0 4n a n o t u b ei n ( b ) a n d ( d
