草酸铜锂离子电池负极材料的合成及其电化学性能【字数：9901】
通过微波水热的方法制成草酸铜，并与粘合剂以及特密高相关材料混合制成锂离子电池的负极材料。通过微波水热制成的草酸铜是有序的纳米棒附着在石墨烯片状阵列构成的圆筒状结构。石墨烯是一种二维晶体，碳原子按六边形成环状排列，互相连接，结构非常稳定。由于其很高的比表面积，导电性好，强度高，在锂离子电池材料广泛应用。石墨烯的网状结构作为电子和离子的快速通道，可以很好地提高电池的导电性和电化学性能。由于诸多的优秀的特性，常常被用来作锂离子电池负极材料的载体。通过样品测试分析，通过样貌大小，成分分析等，可以很清楚的看见样品的形貌大小和微观分布。通过以上的样品表征方法，说明这种化学复合方法是完全可行的。最后通过装配电池，进行蓝电测试分析，得到了很好的电化学性能。
目录
第一章 绪论 1
1.1前言 1
1.2锂离子电池概述 1
1.2.1锂离子电池工作原理 1
1.2.2锂离子电池的主要特点 2
1.2.3锂离子电池的类型和组成 3
1.2.4锂离子电池正极材料 5
1.3负极材料的发展 6
1.3.1负极材料介绍 6
1.4本文研究内容和意义 6
第二章 实验 8
2.1仪器与试剂 8
2.2负极材料的制备 9
2.2.1微波水热法制备草酸铜材料 9
2.3材料的表征方法 9
2.3.1 扫描电子显微镜（SEM） 9
2.3.2 X射线衍射分析（XRD） 9
2.4材料的电化学性能测试 10
2.4.1 极片制备 10
2.4.2 装配电池步骤 10
2.4.3 恒流充放电测试 10
2.4.4 循环伏安测试 11
2.4.5 多倍率下的充放电测试 11
2.4.6 不同电流下的充放电测试 11
第三章 实验结果及其分析 12
3.1实验结果及其分析 12
3.1.1 表面形貌分析 12
3.1.2 XRD衍射分析 13
3.1.3 电化学性能分析 14
结语 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
18
参考文献 19
致谢信 20
攻读学士学位期间发表的论文 21
第一章 绪论
1.1前言
在如今日新月异的时代，新型电池的发展获得许多人的青睐。在我国，锂离子电池的发展获得很大的进步，由于其放电速度快，比容量高，已经逐渐取代了传统的能源。为了更好地把锂离子电池应用到实际生活，科学家们一直在不断地研究各种材料的可能性。锂离子电池发展成为新时代的储能能源之一，体型非常小，密度高，高比能量，被广泛应用于航天，交通，信息技术，电子设备等领域。目前锂离子电池负极材料主要有：1.纳米材料，目前研究不够广泛；2.金属氧化物；3.过渡金属氧化物；4.碳负极材料等。
锂离子电池负极材料的快速发展，大多归于碳负极材料的研究[1]。草酸铜是一种重要的并且是可行制备的前驱体，其制备过程比较简单，是一种可行方便，成本较低的材料[2]。在环境友好，制备过程相同的同等试验条件下，相比于其它金属，铜的储锂能力比较好，放电速度比较快[3]，因此可以用来作为本课题负极材料的研究对象，对其进行样品测试及电化学性能分析。现在我们的课题实验使用的仪器是微波水热。微波水热是以微波作为一种加热工具，使得药品分子发生水平方向的水热反应。与其他的水热反应相比，使用此水热仪器有均匀加热，缩短反应时间，提高反应效率等许多优点，很好地排除了外界因素的影响，比如外界条件引起的温度梯度。使用微波水热的方法使得分子水平方向上得到相同的激活能，由于均匀受热，反应物的颗粒尺寸大大的减小，颗粒之间紧密嵌连，使得其颗粒与石墨烯片层包裹均匀[4]，反应物能够很好的附着在石墨片层材料上，从而具有良好的电化学性能。因此，本文采用了微波水热的方法制备出以铜为基的棒状化合物CuC2O4xH2O，该化合物具有良好的结构性能，在样品表征分析看出，并且能够与石墨烯形成稳定的复合结构，从而具有良好的电化学性能，是一种非常可行的制备方法[5]。
1.2锂离子电池概述
1.2.1锂离子电池工作原理
锂离子电池是一种简单可制备的二次电池（如图11所示），它在工作时靠锂离子通过脱嵌与嵌入在正负极之间来回跑完成锂离子电池的工作[6]。充电时，锂离子从正极通过电解液溶液移动到负极，放电时，锂离子从负极通过电解液溶液移动到正极。与锂电池相比，锂离子电池由于在工作时，是由锂离子通过嵌入和脱嵌在正负极来回工作，而并没有使用纯锂作负极，增强了电池的多种性能，价格相对而言比较低廉，在充放电过程中具有良好的循环性能[7]。
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图11锂离子电池工作原理示意图
其电池反应为：LiMxOy+nC
充电
放电
Li1xMxOy+LixCn （1）
如（1）为锂离子电池反应方程式，锂离子电池一般由正极，负极，隔膜，泡沫镍，电解液以及外部构件组成，电池的正极是由所属的活性物质，粘合剂和导电物质涂抹在铝箔集流体上，负极是由负极类的活性物质，粘合剂和导电物质涂抹在铜箔集流体上。锂离子电池正极电位较高，一般是含锂化合物和过渡金属氧化物，能够有接收锂离子的位置和能够扩散的途径，如LixCoO2，LixNiO2以及尖晶石结构的LiMn2O4等，负极材料一般是碳素材料，一般是锂碳化合物，电解液为有机电解液。锂离子电池隔膜聚乙烯、聚丙烯微孔膜，起到隔离正负极的作用，可以防止电子引起短路，另外可以有让电解液中离子通过的作用。在充电过程中，在电池的内部，锂离子从正极出发，在电解液的作用下，通过隔膜，嵌入到负极，在电池外部，电子由外电路迁移到负极，这便是一个充电过程；在放电过程中，在电池内部，锂离子从负极脱嵌，在电解液的作用下，通过隔膜，嵌入正极，在电池内部，电子由外电路迁移到正极，这便是一个放电过程。锂离子在正负极之间进行嵌入和脱嵌，并不会引起电池内部化学成分的改变，因此通过充放电反应可以知道锂离子电池的可逆充放电反应是理想可行的[8]。
1.2.2锂离子电池的主要特点
锂离子作为一种二次电池，相比于传统锂电池，在技术上有着很大的进步，锂离子电池中的锂并不是以纯锂存在，而是以安全的离子的形式存在，通过锂离子在正负极之间完成电池的内部工作[9]，以此完成电池的正常运行。因此，和以往的锂电池相比，它具有很多优异的性能。
目录
第一章 绪论 1
1.1前言 1
1.2锂离子电池概述 1
1.2.1锂离子电池工作原理 1
1.2.2锂离子电池的主要特点 2
1.2.3锂离子电池的类型和组成 3
1.2.4锂离子电池正极材料 5
1.3负极材料的发展 6
1.3.1负极材料介绍 6
1.4本文研究内容和意义 6
第二章 实验 8
2.1仪器与试剂 8
2.2负极材料的制备 9
2.2.1微波水热法制备草酸铜材料 9
2.3材料的表征方法 9
2.3.1 扫描电子显微镜（SEM） 9
2.3.2 X射线衍射分析（XRD） 9
2.4材料的电化学性能测试 10
2.4.1 极片制备 10
2.4.2 装配电池步骤 10
2.4.3 恒流充放电测试 10
2.4.4 循环伏安测试 11
2.4.5 多倍率下的充放电测试 11
2.4.6 不同电流下的充放电测试 11
第三章 实验结果及其分析 12
3.1实验结果及其分析 12
3.1.1 表面形貌分析 12
3.1.2 XRD衍射分析 13
3.1.3 电化学性能分析 14
结语 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
18
参考文献 19
致谢信 20
攻读学士学位期间发表的论文 21
第一章 绪论
1.1前言
在如今日新月异的时代，新型电池的发展获得许多人的青睐。在我国，锂离子电池的发展获得很大的进步，由于其放电速度快，比容量高，已经逐渐取代了传统的能源。为了更好地把锂离子电池应用到实际生活，科学家们一直在不断地研究各种材料的可能性。锂离子电池发展成为新时代的储能能源之一，体型非常小，密度高，高比能量，被广泛应用于航天，交通，信息技术，电子设备等领域。目前锂离子电池负极材料主要有：1.纳米材料，目前研究不够广泛；2.金属氧化物；3.过渡金属氧化物；4.碳负极材料等。
锂离子电池负极材料的快速发展，大多归于碳负极材料的研究[1]。草酸铜是一种重要的并且是可行制备的前驱体，其制备过程比较简单，是一种可行方便，成本较低的材料[2]。在环境友好，制备过程相同的同等试验条件下，相比于其它金属，铜的储锂能力比较好，放电速度比较快[3]，因此可以用来作为本课题负极材料的研究对象，对其进行样品测试及电化学性能分析。现在我们的课题实验使用的仪器是微波水热。微波水热是以微波作为一种加热工具，使得药品分子发生水平方向的水热反应。与其他的水热反应相比，使用此水热仪器有均匀加热，缩短反应时间，提高反应效率等许多优点，很好地排除了外界因素的影响，比如外界条件引起的温度梯度。使用微波水热的方法使得分子水平方向上得到相同的激活能，由于均匀受热，反应物的颗粒尺寸大大的减小，颗粒之间紧密嵌连，使得其颗粒与石墨烯片层包裹均匀[4]，反应物能够很好的附着在石墨片层材料上，从而具有良好的电化学性能。因此，本文采用了微波水热的方法制备出以铜为基的棒状化合物CuC2O4xH2O，该化合物具有良好的结构性能，在样品表征分析看出，并且能够与石墨烯形成稳定的复合结构，从而具有良好的电化学性能，是一种非常可行的制备方法[5]。
1.2锂离子电池概述
1.2.1锂离子电池工作原理
锂离子电池是一种简单可制备的二次电池（如图11所示），它在工作时靠锂离子通过脱嵌与嵌入在正负极之间来回跑完成锂离子电池的工作[6]。充电时，锂离子从正极通过电解液溶液移动到负极，放电时，锂离子从负极通过电解液溶液移动到正极。与锂电池相比，锂离子电池由于在工作时，是由锂离子通过嵌入和脱嵌在正负极来回工作，而并没有使用纯锂作负极，增强了电池的多种性能，价格相对而言比较低廉，在充放电过程中具有良好的循环性能[7]。
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图11锂离子电池工作原理示意图
其电池反应为：LiMxOy+nC
充电
放电
Li1xMxOy+LixCn （1）
如（1）为锂离子电池反应方程式，锂离子电池一般由正极，负极，隔膜，泡沫镍，电解液以及外部构件组成，电池的正极是由所属的活性物质，粘合剂和导电物质涂抹在铝箔集流体上，负极是由负极类的活性物质，粘合剂和导电物质涂抹在铜箔集流体上。锂离子电池正极电位较高，一般是含锂化合物和过渡金属氧化物，能够有接收锂离子的位置和能够扩散的途径，如LixCoO2，LixNiO2以及尖晶石结构的LiMn2O4等，负极材料一般是碳素材料，一般是锂碳化合物，电解液为有机电解液。锂离子电池隔膜聚乙烯、聚丙烯微孔膜，起到隔离正负极的作用，可以防止电子引起短路，另外可以有让电解液中离子通过的作用。在充电过程中，在电池的内部，锂离子从正极出发，在电解液的作用下，通过隔膜，嵌入到负极，在电池外部，电子由外电路迁移到负极，这便是一个充电过程；在放电过程中，在电池内部，锂离子从负极脱嵌，在电解液的作用下，通过隔膜，嵌入正极，在电池内部，电子由外电路迁移到正极，这便是一个放电过程。锂离子在正负极之间进行嵌入和脱嵌，并不会引起电池内部化学成分的改变，因此通过充放电反应可以知道锂离子电池的可逆充放电反应是理想可行的[8]。
1.2.2锂离子电池的主要特点
锂离子作为一种二次电池，相比于传统锂电池，在技术上有着很大的进步，锂离子电池中的锂并不是以纯锂存在，而是以安全的离子的形式存在，通过锂离子在正负极之间完成电池的内部工作[9]，以此完成电池的正常运行。因此，和以往的锂电池相比，它具有很多优异的性能。
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