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1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
锂离子电池有能量密度高、循环寿命长和无记忆效应等一系列优点,近年来逐步成为新能源研究应用领域的主要研究方向之一。电极材料对锂离子电池的性能有着重要影响。其中,过渡金属氧化物由于具有远高于碳类负极材料的理论容量而成为研究的热点。co基尖晶石结构负极材料由于其较高可逆容量而被广泛研究。在co基尖晶石结构材料中,znco2o4由于其低毒性,低成本,热稳定性高,容量大等特点备受关注。然而,其电导率低,充放电循环容量保持率不高等缺点制约了它的进一步发展和应用。研究表明,通过纳米化、形貌调控及包覆改性等手段可有效改善上述问题,从而有效提高其电化学性能。
znco2o4具有尖晶石结构,骨架由四面体和八面体共面构成的三维空间,其中氧原子呈立方紧密堆积,这有利于li 的扩散[1]。在电池脱锂时,充足的co阳离子使得氧原子能保持原有的立方紧密排布。因此在充放电过程中能有效地保持其结构,维持li 的扩散通道,表现出良好的电化学性能[2-3]。因此,钴酸锌具有975.2mah/g的理论比容量高于石墨负极材料的372.0 mah/g,且原料来源广泛、价格便宜,所以在锂离子电池、超级电容器、析氧反应催化剂等多领域具有极其广阔的应用前景。钴酸锌制备方法主要有:水热法,电化学沉积法和溶剂法等。
由于材料导电性差及充放电过程中存在体积膨胀效应,作为锂离子电池负极材料时的循环性能差。研究表明我们可以通过纳米化及包覆改性等手段有效改善这些问题,从而有效提高其电化学性能。表面包覆是改善锂离子电池正极材料热稳定性及结构稳定性,提高粒子表面活性,使粒子具有新的物理、化学和力学性能的有效方法之一[4]。目前,关于正极材料的包覆改性机理主要有以下3种:
2. 研究的基本内容和问题
研究目标
(1) 研究不同的条件下的碳包覆对钴酸锌纳米阵列电化学性能的影响。
(2) 研究不同条件下对钴酸锌纳米线阵列进行碳包覆时最优反应条件。
3. 研究的方法与方案
研究方法
(1)以六水合硝酸锌为锌源,以六水合硝酸钴为钴源,水热反应生成钴酸锌纳米线阵列。并对材料的形貌、结构进行x-射线衍射(xrd)、扫描电子显微镜(sem)等表征测试,并通过恒流充放电、循环伏安法(cv)、交流阻抗(eis)以及倍率进行电化学性能测试。
(2)以pva为碳源对1得到的钴酸锌纳米线阵列在不同条件下进行碳包覆,并对材料的形貌、结构进行x-射线衍射(xrd)、扫描电子显微镜(sem)等表征测试,并通过恒流充放电、循环伏安法(cv)、交流阻抗(eis)以及倍率进行电化学性能测试。最终挑选出该碳源材料最优反应条件。
4. 研究创新点
采用简单易行的原位反应进行碳包覆,避免了复杂的反应过程,并且能够显著地提升钴酸锌纳米材料的循环稳定性。
5. 研究计划与进展
研究计划
(1)2018.10 查找文献找资料,写出实验的具体方案;
(2)2018.11 至2019.4 按照既定的实验方案,完成实验;
