Ti 3 C 2 MXene与NiCo-LDH纳米杂化材料在锂离子电池负极材料的应用

发布时间：2023-05-05 21:34

　　第一个MXene家族成员于2011年通过HF蚀刻的化学方法从前驱体Ti₃AlC₂得到,作为新型二维材料一经问世便在能源转换与储存领域引起了广泛的关注。Ti₃C₂MXene作为目前最热门的二维材料之一,由于其独特的微观结构与物理化学性质在锂离子负极材料领域表现出了广阔的应用前景,目前开发更具潜力的新型MXenes基纳米复合材料应用于锂离子电池负极来满足不断增长的社会需求仍是首要工作。本课题首先制备了片层厚度为30.2 nm的纳米花状镍钴双金属氢氧化物,层间距为4.6?的β-phase为主要相,层间距8.1?的α-phase为次要相,较低的电导率与脆弱的结构使其作为负极材料倍率与循环性能十分不理想。随后通过离子浓度控制法制备了纯α-phase与纯β-phase NiCo-LDH,层间距大的α-phase有更好的电导率,更有利于缓解锂离子插入、脱插过程的体积膨胀。接着通过HCl+LiF的蚀刻剥离方法,制备了单层、少层Ti₃C₂ MXene纳米片,利用静电吸引诱导...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
        1.1.1 锂离子电池的发展
        1.1.2 锂离子电池的结构与原理
        1.1.3 锂离子电池的发展
    1.2 MXene材料
        1.2.1 MAX相家族
        1.2.2 MXene材料的发展
    1.3 MXene基负极材料
    1.4 本研究的内容与意义
第2章 实验材料及实验方法
    2.1 实验药品和设备
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 实验设备
    2.2 材料的制备
        2.2.1 前驱体Ti₃AlC₂的制备
        2.2.2 单层、少层Ti₃C₂ MXene的制备
        2.2.3 镍钴双金属氢氧化物的制备
        2.2.4 NiCo-LDH与氧化石墨烯纳米杂化材料的制备
        2.2.5 NiCo-LDH与Ti₃C₂ MXene纳米杂化材料的制备
    2.3 样品表征
        2.3.1 样品的结构与化学成分表征
        2.3.2 样品的形貌与微观结构表征
        2.3.3 样品的电化学性能测试
第3章 NiCo-LDH与Ti₃C₂ MXene纳米杂化材料的研究
    3.1 引言
    3.2 制备单层、少层Ti₃C₂ MXene
        3.2.1 前驱体Ti₃AlC2

        3.2.2 单层、少层Ti₃C₂ MXene
    3.3 镍钴双金属氢氧化物
        3.3.1 镍钴双金属氢氧化物的形貌和微观结构分析
        3.3.2 镍钴双金属氢氧化物的物相结构与化学成分分析
        3.3.3 镍钴双金属氢氧化物的电化学性能测试
        3.3.4 α与β相的晶体结构和电化学性能区别
    3.4 NiCo-LDH与Ti₃C₂ MXene纳米杂化材料
        3.4.1 NiCo-LDH与Ti₃C₂ MXene纳米杂化材料的形貌与微观结构分析
        3.4.2 NiCo-LDH与Ti₃C₂ MXene纳米杂化材料的物相结构与化学成分分析
        3.4.3 NiCo-LDH与Ti₃C₂ MXene纳米杂化材料的电化学性能分析
        3.4.4 NiCo-LDH与Ti₃C₂ MXene纳米杂化材料循环后的电极形貌分析
        3.4.5 不同比例的NiCo-LDH与Ti₃C₂ MXene纳米杂化材料性能分析
        3.4.6 NiCo-LDH与Ti₃C₂ MXene纳米杂化材料对锂离子储存机制研究
        3.4.7 NiCo-LDH与Ti₃C₂ MXene纳米杂化材料第一性原理计算
    3.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢



本文编号：3808398