co3o4和fe3o4wo3纳米材料的合成及其电化学性能的研究(附件)【字数：15381】
摘 要摘 要经济全球化的发展以及能源不断高涨，使得人们对于寻求新的储能装置越来越向往。锂离子电池（LIB）被认为是综合性能最好的电池体系，具有许多无可比拟的优点如高比能量，高循环寿命，体积小，质量轻，无记忆效应，无污染等，并迅速发展成为新一代储能电源，广泛应用于信息技术，电动车和混合动力车，航空航天等领域。具有良好的导电性的复合材料是由金属氧化物和石墨烯复合而成的，可以用来制备成锂电池的薄片。本实验以均苯三甲酸、硝酸钴、磷钨酸、氯化铁及表面活性剂合成多酸基金属有机骨架，通过改变反应条件，诸如活性剂的量、实验合成方法、煅烧的条件；得到具有不同表面形貌的Co3O4孔状纤维和Fe3O4/WO3复合纳米颗粒。然后对材料分别进行XRD、SEM、TEM等表征，并进行电化学性能测试。结果表明，四氧化三钴在第一圈的放电容量达到1230 mAh，当电流密度为50 mA/g时，四氧化三钴的充放电容量为996 mAh左右，库伦效率为95%左右。随着循环次数的增加达到50圈时，充放电容量维持在800 mA/g，库伦效率也维持在95%左右没有衰减。四氧化三铁库伦效率较高，基本维持在95%左右稳定，其充放电容量开始为1300 mAh，随着循环次数的增加，有所衰减。关键词四氧化三钴、四氧化三铁、氧化钨、复合材料、锂电池
目 录
第一章 绪 论 1
1.1引言 1
1.2锂离子电池的简介 1
1.2.1锂离子电池的发展简史 1
1.2.2 锂离子电池的工作原理 2
1.2.3 锂离子电池的组成 4
1.2.4锂离子电池的特点 6
1.3过渡金属氧化物在锂电池中的研究进展 6
1.3.1二氧化锰 6
1.3.2四氧化三钴 7
1.3.3四氧化三铁 7
1.4本论文研究的内容和意义 8
第二章 实验部分 9
2.1实验药品及器材 9
2.2材料表征方法 10
2.2.1 X射线衍射法（Xray Diffraction, XRD） 10
2.2.2 扫描电子显微镜（Scanning Microscope, SEM） 10
2.2.3 BET *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
比表面积（BET Surface Arca Mcasurcment）分析 10
2.2.4透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope, TEM） 10
2.3电化学测试方法 11
2.3.1循环伏安法（Cylic Voltarmmetry） 11
2.3.2恒电流充放电测试（Galvanostatic Charge/Discharge Measurement） 11
2.3.3倍率性能测试（Rate Capablity Measurement） 11
2.4实验步骤 11
2.4.1 四氧化三钴纳米材料的制备 11
2.4.2 四氧化三铁/三氧化钨纳米复合材料的制备 12
第三章 对Co3O4的研究结果与讨论 12
3.1引言 12
3.2 Co3O4的性能表征 13
3.2.1 Co3O4的XRD 13
3.2.2 L谷氨酸对形貌的影响 13
3.2.3 Co3O42锂离子电池组装 16
3.2.4 Co3O42的循环伏安测试 16
3.2.5 Co3O42的恒电流充放电测试 17
3.2.6 Co3O42的循环寿命测试与库伦效率性能研究 17
3.3 结论 18
第四章 对Fe3O4/WO3的研究结果与讨论 19
4.1引言 19
4.2 Fe3O4/WO3的性能表征 19
4.2.1 Fe3O4/WO3的XRD 19
4.2.2 L谷氨酸对Fe3O4/WO3复合纳米材料形貌的影响 20
4.2.3 Fe3O4/WO32锂离子电池的组装 22
4.2.4 Fe3O4/WO32的循环伏安测试 22
4.2.5 Fe3O4/WO32的恒流充放电 23
4.2.6 Fe3O4/WO32的循环寿命测试与库伦效率性能研究 24
结 论 26
致 谢 27
参 考 文 献 28
第一章 绪 论
1.1引言
众所周知，随着科学进步带动着我们生活方式的转变，我们的交通用具、生活器具是人们生存的基础，而这些全部都要依赖能源，能源在我们的生活中扮演着至关重要的角色。它是维持我们继续生存的永久动力，最初的能源是木材，木材产生热量。随着人们的的不断进步，人们发现了储藏在地底下的煤炭，人们将煤炭多样化，使得煤炭成为十八世纪最重要的能源之一。再后来就是石油资源，它是煤炭被分类后发现的又一大能源，它分布在世界各地，应用也比较广泛。这些能源我们称为传统能源。但是由于它们是不可再生能源，所以，随着能源的开采，这些能源开始变得越来越少。寻求新的能源迫在眉睫。
随着人类文明的发展，人类在不断地提高其改造自然的能力。人类当前面临的一个重大问题就是能源短缺。随着第二次工业革命的进行，人类开始大规模的使用煤炭，化石能源使得我们的生活形式更加丰富多彩，生活质量也逐步提高[1]，也极大地促进着经济的高速发展。由于人类对化石能源的过度开采和不合理的利用带来了一系列环境问题，使得我们的生活受到危害，而且使得全球的经济受到冲击 [24]。环境问题也应景而生，像雾霾、酸雨、臭氧空洞等。比如酸雨是由于人类长期使用化学能源后[5]未经过进一步处理直接排放到空气中而形成的酸雨。因此，这些隐患使得生产清洁可再生的能源成为当前研究者的最爱[6]。
目前人们研究的主要能源有太阳能[7]、风能[8]、空气能[9]、氢能[10]、锂电池[11]等。锂具有较小的原子量，标准电极电位比较低，电化学当量也比较小，锂的这些化学性质决定了它是一种高比容量的电极材料。因此，高比能量的锂作为电池正极安全性能好。
1.2锂离子电池的简介
1.2.1锂离子电池的发展简史
20世纪，二十年代，Lewis等人最早开始了对一次锂电池的研究。到了19601970年，由于爆发全球性的石油危机，这才开始研究二次锂电池。当时在研究过程中发现了锂及其合金（LiAl、LiSi等）作为正极的锂的二次电池在充放电循环过程中的较好的性能。从微观角度观察，电极表面涂抹不均匀使得电位也相应不均匀，从而形成树枝状结晶，会将隔膜刺破，使得电子可以在电池内部自由移动，容易造成电池内部短路。另一方面，由于制作锂电池的价格不菲，即使锂不是稀有金属，但是价格并不经济，由于以上的各种原因，使得锂电池在进行商业化开发的时候，遇到了种种困难和障碍。
目 录
第一章 绪 论 1
1.1引言 1
1.2锂离子电池的简介 1
1.2.1锂离子电池的发展简史 1
1.2.2 锂离子电池的工作原理 2
1.2.3 锂离子电池的组成 4
1.2.4锂离子电池的特点 6
1.3过渡金属氧化物在锂电池中的研究进展 6
1.3.1二氧化锰 6
1.3.2四氧化三钴 7
1.3.3四氧化三铁 7
1.4本论文研究的内容和意义 8
第二章 实验部分 9
2.1实验药品及器材 9
2.2材料表征方法 10
2.2.1 X射线衍射法（Xray Diffraction, XRD） 10
2.2.2 扫描电子显微镜（Scanning Microscope, SEM） 10
2.2.3 BET *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
比表面积（BET Surface Arca Mcasurcment）分析 10
2.2.4透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope, TEM） 10
2.3电化学测试方法 11
2.3.1循环伏安法（Cylic Voltarmmetry） 11
2.3.2恒电流充放电测试（Galvanostatic Charge/Discharge Measurement） 11
2.3.3倍率性能测试（Rate Capablity Measurement） 11
2.4实验步骤 11
2.4.1 四氧化三钴纳米材料的制备 11
2.4.2 四氧化三铁/三氧化钨纳米复合材料的制备 12
第三章 对Co3O4的研究结果与讨论 12
3.1引言 12
3.2 Co3O4的性能表征 13
3.2.1 Co3O4的XRD 13
3.2.2 L谷氨酸对形貌的影响 13
3.2.3 Co3O42锂离子电池组装 16
3.2.4 Co3O42的循环伏安测试 16
3.2.5 Co3O42的恒电流充放电测试 17
3.2.6 Co3O42的循环寿命测试与库伦效率性能研究 17
3.3 结论 18
第四章 对Fe3O4/WO3的研究结果与讨论 19
4.1引言 19
4.2 Fe3O4/WO3的性能表征 19
4.2.1 Fe3O4/WO3的XRD 19
4.2.2 L谷氨酸对Fe3O4/WO3复合纳米材料形貌的影响 20
4.2.3 Fe3O4/WO32锂离子电池的组装 22
4.2.4 Fe3O4/WO32的循环伏安测试 22
4.2.5 Fe3O4/WO32的恒流充放电 23
4.2.6 Fe3O4/WO32的循环寿命测试与库伦效率性能研究 24
结 论 26
致 谢 27
参 考 文 献 28
第一章 绪 论
1.1引言
众所周知，随着科学进步带动着我们生活方式的转变，我们的交通用具、生活器具是人们生存的基础，而这些全部都要依赖能源，能源在我们的生活中扮演着至关重要的角色。它是维持我们继续生存的永久动力，最初的能源是木材，木材产生热量。随着人们的的不断进步，人们发现了储藏在地底下的煤炭，人们将煤炭多样化，使得煤炭成为十八世纪最重要的能源之一。再后来就是石油资源，它是煤炭被分类后发现的又一大能源，它分布在世界各地，应用也比较广泛。这些能源我们称为传统能源。但是由于它们是不可再生能源，所以，随着能源的开采，这些能源开始变得越来越少。寻求新的能源迫在眉睫。
随着人类文明的发展，人类在不断地提高其改造自然的能力。人类当前面临的一个重大问题就是能源短缺。随着第二次工业革命的进行，人类开始大规模的使用煤炭，化石能源使得我们的生活形式更加丰富多彩，生活质量也逐步提高[1]，也极大地促进着经济的高速发展。由于人类对化石能源的过度开采和不合理的利用带来了一系列环境问题，使得我们的生活受到危害，而且使得全球的经济受到冲击 [24]。环境问题也应景而生，像雾霾、酸雨、臭氧空洞等。比如酸雨是由于人类长期使用化学能源后[5]未经过进一步处理直接排放到空气中而形成的酸雨。因此，这些隐患使得生产清洁可再生的能源成为当前研究者的最爱[6]。
目前人们研究的主要能源有太阳能[7]、风能[8]、空气能[9]、氢能[10]、锂电池[11]等。锂具有较小的原子量，标准电极电位比较低，电化学当量也比较小，锂的这些化学性质决定了它是一种高比容量的电极材料。因此，高比能量的锂作为电池正极安全性能好。
1.2锂离子电池的简介
1.2.1锂离子电池的发展简史
20世纪，二十年代，Lewis等人最早开始了对一次锂电池的研究。到了19601970年，由于爆发全球性的石油危机，这才开始研究二次锂电池。当时在研究过程中发现了锂及其合金（LiAl、LiSi等）作为正极的锂的二次电池在充放电循环过程中的较好的性能。从微观角度观察，电极表面涂抹不均匀使得电位也相应不均匀，从而形成树枝状结晶，会将隔膜刺破，使得电子可以在电池内部自由移动，容易造成电池内部短路。另一方面，由于制作锂电池的价格不菲，即使锂不是稀有金属，但是价格并不经济，由于以上的各种原因，使得锂电池在进行商业化开发的时候，遇到了种种困难和障碍。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/hxycl/yyhx/362.html
