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摘 要

锂离子电池作为新型清洁能源越来越受到人们的关注。二氧化钼 (MoO₂) 是一种极具应用前景的电池负极材料，但导电性差，循环性能很差是其遇到的最大的难题。碳是一种导电性很好的材料，将电极材料表面用碳材料进行包覆，可以增强过渡金属氧化物材料的导电性提高材料的比容量；同时碳可作为缓冲层保证过渡金属氧化物材料在充放电过程中的结构完整性，提高材料的循环性能。

本论文用树脂吸附法制备了不同吸附浓度下的MoO₂/C复合材料。改变吸附浓度，制备得到不同质量比的MoO₂/C复合材料，分析实验结果及数据，系统对比不同吸附浓度对电池性能的影响，结论显示0.15 M吸附浓度的材料作为电极时具有最高的比容量和循环稳定性这些结果说明MoO₂/C复合材料在锂离子电池应用中有一定的前景。

关键词： MoO₂ C 负极 锂离子电池

Study of performance of anodematerials prepared by MoO₂/C composite for lithium-ion battery

Abstract

Nowadays, more and more researchers focus on Li-ion battery, which is new type clean energy. MoO₂，a new kind of battery anode material can be used on Li-ion battery. However, we still need improve its recycle performance. In this study, we covered a single layer carbon material on battery anode material which can improve the electrical conductivity of transition metal oxide, so we can make sure that battery anode has both advantage of carbon material and transition metal oxide. Carbon material has high electrical conductivity, which can protect the structure of transition metal oxide in charge and discharge period when the carbon material cover on the surface of the transition metal oxide.

In this essay, we use adsorbent method manufacture several MoO₂/C compound material with different concentration, data reveals that compound material has 0.15M adsorbent concentration shows the best performance in both charge amp; discharge period and stability. This result reveals that we can give priorities to this compound material.

Keywords: MoO_2; C; anode; lithium-ion battery

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 锂离子电池简介 1

1.1.1 前言 1

1.1.2 锂离子电池原理及结构 4

1.2 锂离子电池组成部分介绍 8

1.2.1 电池外壳 8

1.2.2 正极材料 8

1.2.3 隔膜 9

1.2.4 电解液 10

1.2.5 负极材料 10

1.3 过渡金属氧化物负极材料 11

1.3.1 过渡金属氧化物负极材料存在的问题 11

1.3.2 过渡金属氧化物负极材料改进方法 12

1.3.3 碳包覆结构 12

第二章 实验部分 13

2.1 化学试剂和实验仪器 13

2.1.1 化学试剂 13

2.1.2 实验仪器 14

2.2 粉体的制备 14

2.2.1 制备1#MoO₂/C粉体 14

2.2.2 制备2#MoO₂/C粉体 14

2.2.3 制备3#MoO₂/C粉体 15

2.3 电极的制备 15

2.4 粉体表征 16

2.4.1 X射线衍射(XRD)分析 16

2.4.2 场发射扫描电子显微镜(FESEM)分析 17

2.4.3 差热/热重分析（TG/DTA）测试 17

2.5 电化学性能表征 17

2.5.1 循环伏安测试 17

2.5.2 恒流充放电性能测试 18

第三章 实验结果讨论与分析 19

3.1 电池循环倍率和性能测试与对比 19

3.1.1 不同浓度循环性能对比 19

3.2 电池充放电曲线与循环伏安测试 21

3.2.1 电池充放电性能测试 21

3.2.2 电池循环伏安测试 22

3.3 材料表征 22

3.3.1 XRD表征 23

3.3.2 SEM表征 24

3.3.3 TG 25

第四章 结论与展望 26

参考文献 27

致谢 30

第一章 绪论

1.1 锂离子电池简介

1.1.1 前言

当今世界能源面领着两大前沿挑战即：改变从燃烧汽油到消耗可持续能源来进行电力生产的模式以及将交通向电力化发展，也就是说用电力设备（EVs）来替代由内燃机（ICEs）来带动交通工具。由于可持续能源日渐波动因此用可持续能源来生产电力需要可行稳定的技术或者存储设备，即电池。虽然近几年对可持续能源获得的技术获得了巨大进展，比如更好的风力涡轮机^[1]、光接收器^[2]以及光伏电池^[3]，然而储存设备的发展还是落后太多。因此对于现]代电化学来说开发具有长期稳定性、很长循环寿命以及能满足环境条件限制的电池是一项重要的挑战。

由于很有限的资源问题现代社会另一个重要的需求是尽可能减少交通工具对石油的消耗。结果，在政治、经济以及科技生产领域内，一致倾向于对电力设备的进一步使用。能量密度最高的可能是燃料电池（FCs）。然而，由于在直接燃料电池中存在的操作问题使得燃料电池技术还不足够成熟应用于电力设备上，同样的问题在H₂/O₂氢储技术^[4]中也存在。因此在可预见的将来，似乎只有锂离子电池在电力设备的应用中能拥有合理的能量密度和循环性能。

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