電化學(xué)研磨合成納米級(jí)過(guò)渡金屬及過(guò)渡金屬氧化物的電化學(xué)性能研究.pdf

1、鋰離子電池的發(fā)展推動(dòng)著人們探索可能的新的電極材料以提高鋰離子電池的性能，促進(jìn)其產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。鋰離子電池的電化學(xué)性能取決于正極材料、負(fù)極材料和電解質(zhì)。傳統(tǒng)的鋰離子電池電極材料一般為脫嵌式化合物，如常見的氧化鈷鋰、氧化鎳鋰、石墨等。一些非脫嵌式化合物如CoO、Co3O4、LaCoO3等表現(xiàn)出更高的可逆循環(huán)容量，有望成為新一代的負(fù)極材料。而近年來(lái)，納米金屬材料由于其特有的性能而引起關(guān)注，得到了很大的發(fā)展。本論文一方面在于探索一些有前途的金屬氧

2、化物的電化學(xué)性能及機(jī)理，另一方面在于利用這種電化學(xué)反應(yīng)，從鋰電池中提取金屬納米粒子。
　　 論文的第一章首先綜述了鋰離子電池的優(yōu)缺點(diǎn)、鋰離子電池的結(jié)構(gòu)和工作原理、鋰離子電池常用的電極材料和電解質(zhì)材料，詳細(xì)敘述了目前常用的鋰離子電池負(fù)極材料。此外，第一章中對(duì)于金屬納米材料常用的合成方法進(jìn)行了介紹和評(píng)述。
　　 Tarascon和其他研究組對(duì)過(guò)渡金屬氧化物與金屬鋰的電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的研究發(fā)現(xiàn)，其還原產(chǎn)物為金屬單質(zhì)，而且以納米級(jí)

3、粒子形式存在，由此第二章提出了利用在鋰電池中金屬鋰對(duì)商品金屬氧化物顆粒的還原來(lái)合成納米金屬顆粒的新穎合成路線，并稱作電化學(xué)研磨的方法。采用X-射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)(XAFS)分析在鋰離子嵌入過(guò)程中Ni原子的化合價(jià)和配位數(shù)的變化，推測(cè)金屬鋰還原過(guò)渡金屬氧化物的過(guò)程。研究結(jié)果表明，商品NiO粉在鋰電池中被金屬鋰還原的產(chǎn)物，得到了納米尺度的金屬Ni，說(shuō)明這種電化學(xué)研磨合成具有磁性的金屬Ni的納米顆粒方法是可行的。同時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)合成的納米Ni的形貌

4、受電流密度和放電溫度及循環(huán)次數(shù)的影響。在論文第三章，我們利用相同的電化學(xué)研磨方法，制備出納米級(jí)過(guò)渡金屬單質(zhì)銀，并發(fā)現(xiàn)電流密度和放電溫度對(duì)單質(zhì)銀形貌的影響與對(duì)單質(zhì)Ni的影響一致，說(shuō)明電化學(xué)還原法制備過(guò)渡金屬單質(zhì)具有可推廣性。
　　 針對(duì)目前負(fù)極材料的研究熱點(diǎn)-金屬氧化物，論文第四章通過(guò)水熱-燒結(jié)法合成Co3O4，分析了其在鋰離子電池中的電化學(xué)性能。結(jié)果表明：具有合適形貌和比表面積的納米棒狀結(jié)構(gòu)Co3O4具有優(yōu)越電化學(xué)性能：首次放電