文档介绍：日期:绷声:三号保密论文注释:本学位论文属于保密范围,在上年解密后适用本授丫////疘//////////疘/////.洳輏北京化工大学学位论文原创性声明关于论文使用授权的说明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名:学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许学位论文被查阅和借阅;学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。权书。非保密论文注释:本学位论文不属于保密范围,适用本授权书。导师签名:日期:
椭员会捕一薅喽喽杉3璂工学位论文数据集咖学位论文评阅及答辩委员会情况中图分类号学科分类号论文编号先进炭材料碳纳米管及锡一碳纳米管复合材料的电化学储锂性能研究先进炭基复合材料中国航天炭/炭复合材料答辩委员纳米材料碳纳米材料论文类型:⊙⒀《中国图书资料分类法》查询。学科分类号在中华人民共和国国家标准疶—学科分类与代码》中查论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。密级公开学位授予单位代学位授予单位名称北京化工大学作者姓名张洪坤学号获学位专业名称材料科学与工程获学位专业代码课题来源自选项目研究方向论文题目关键词锂离子电池、负极材料、碳纳米管、锡、氧化锡、硫化锡、限域效应论文答辩日期年畚睦嘈基础研究姓名职称工作单位学科专长指导教师宋怀河教授评阅人罗瑞盈北京航空航天大学智林杰研究员国家纳米科学研究中心宫晓颐北京低碳清洁能源研究所胡子君吴晓春王峰炭材料杨儒纳米粉末材料冱:。码四.
、混合动力汽车及太阳能风能等储电设备的发展,商用的锂离子电池受比容量及倍率性能的限制已经不能满足高容量及高倍率性能要求。锡类材料由于具有较高的储锂比容量趸。、金属锡、硫化锡⒔低的放电平台、简单的制备工艺、较低制备成本被认为是目前最具应用前景的负极材料之一。然而高比容量负极材料琛⑽在与锂离子合金化及去合金化过程会产生较大的体积形变导致电极材料的粉化和容量的快速衰减,因而严重制约了其产业化应用。改善锡类材料体积变化的方法有多种,比如对材料的尺寸及形貌控制,。碳纳米管至年由发现以来,以较优异的导电性、较高比表面积及纳米尺寸被作为锂离子电池材料而广受研究,其独特的中空管状结构也被作为抑制锡负极体积膨胀的理想基体。本论文通过对碳纳米管氮掺杂改性、热自组装,以及分别与二氧化锡、金属锡、硫化锡片的复合,考察了碳纳米管作为锂离子电池负极材料及高容量金属及氧化物的复合基体的储锂性能、储锂特点、储锂优势,分析了:氮元素掺杂类型对锂离子储存容量的影响;碳纳米管自组装为石墨烯的机理;碳纳米管的中空孔道对体积膨胀的限制及填充型..的优异电化学性能;;碳纳米管骨架网络对花朵状片的结构支撑及储锂活性的促进。该研究对高容量复合材料的结构设计及储锂性能研究有重要指导意义。考察了不同氮元素掺杂量的含氮碳纳米管的电化学性能,分析了氮元素掺杂对碳纳米管结构、形貌及储锂性能影响的原因。结果表明氮元素的掺杂改性使碳纳米管的形貌发生巨大变化,碳管规则平行的石墨层结构被打断,形成竹节状节点,同时其边缘碳原子及缺陷增多。氮元素的掺杂量.%增加至.%,主要存在类型为石墨型氮和吡啶型氮。随着氮元素含量的增多,石墨型氮和吡啶型氮均增多,但二者偷:瓦拎ば偷含量之比降低,且碳纳米管的直径及中空管径也有变化。电化学性能测试显示掺杂氮的碳纳米管均表现出大于纯碳纳米影俜直由
管的首次放电容量,氮元素含量越多首次放电容量越大,但不可逆容量也越大。在的电流密度下循环次,氮含量最小的碳纳米管获得的可逆容量最高,约~,交流阻抗分析说明该样品的电荷传递电阻及锂离子扩散电阻最小。局域密度近似方法显示锂离子与三个吡啶型氮原子结合能更低,键长更短,容易形成不可逆的吸附;而石墨型氮原子对碳纳米管的导电性有良性贡献,对于其周围锂离子可逆吸脱附有促进作用。考察了阵列碳纳米管的热组装行为。阵列碳纳米管簇在℃高温下转变为微米尺寸的螺旋棍。对螺旋棍进行进一步分析可发现垂直于棍长轴方向上由大量石墨片整齐堆叠。经过氧化热膨胀,层状的石墨片被分开,形成蠕虫状石墨烯,其中的石墨烯片大小均一微米直径⒉闶媳∮。经过电