基于过渡金属氧化物的微纳多级复合材料的设计制备及储锂性能研究
近年来,业界对二次电池能量密度、功率密度、循环寿命等要求越来越高,传统的锂离子电池体系由此面临很大挑战。作为核心组件之一,电极材料很大程度上决定了锂离子电池的整体性能,而广泛使用的基于嵌入储锂机理的石墨负极由于容量低等特点已经难以满足要求。
而基于转化机理的过渡金属氧化物拥有更高的比容量,灵活的组分结构可调节性,丰富的来源,作为一类颇有发展潜力的新型负极材料受到了广泛关注。同时,设计多级空间构造与多重组成分布,已经成为功能材料领域的有效设计策略。
因此,本论文以锌-钴基双金属与钴基单金属氧化物为研究主体,围绕着微纳多级复合材料的设计、简便可控的制备工艺、高效的储锂性能等主题展开,成功制备了一系列具备多级结构与复合组分的电极材料,并表现出优秀的电化学性能。同时研究了微纳多级复合材料的制备机理与构筑策略,探索了其高效储锂机制,并通过DFT计算、原位TEM等手段研究其结构与组分优势。
具体研究包括以下五个部分工作:(1)提出了基于二维镶嵌＆三维梯度结构设计的双金属氧化物双重复合策略:以自然镶嵌显性现象启发的Zn1-xCoxO/Zn ...