1。3。2 过渡金属硫族化合物。 3 

1。3。3 本文的主要工作内容。 5 

2 仪器和试剂 。 6 

2。1 主要试剂 。。 6 

2。2 主要仪器 7 

3Mo3O10(C6H8N)2•2H2O 及 MoOx/PANI 杂化材料。 8 

3。1 引言8 

3。2 实验过程 8 

3。2。1 制备8 

3。2。2 组装电池 。。 9 

3。3 表征。。 10 

3。4 性能测试 。。 15 

3。5 本章小结 。 18 

4 二次转化 。 19 

4。1 引言。。 19 

4。2 硫化。。 20 

4。2。1 MoOx/PANI 与硫粉混合煅烧。 21 

4。2。2 MoOx/PANI 水热硫化。 21 

4。2。3 表征21 

4。2。4 性能测试 。。 24 

4。3 硒化26 

4。3。1MoOx/PANI 与硒粉混合煅烧 27 

第 II页 本科毕业设计说明书

4。3。2MoOx/PANI 水热硒化 27 

4。3。3表征。 28 

4。3。4性能测试31 

4。4 本章小结 。 33 结论和展望 35

致谢 36

参考文献 37

本科毕业设计说明书 第 1页

1 引言

1。1 锂离子电池

二十世纪后半叶开始的能源危机，引起了人们对于新能源的思考与探索，进入二十一世 纪之后，各种环保组织如雨后春笋般建立，各个国家也制定了更加严苛的环保法律，这又促 进了新能源的发展。绿色无烟气排放的电能，成为电器设备、交通工具供能的首选项。需要 注意的是，与氢能一样，电能必须借助于某些器件来储存和释放，如电池、电容器等。其中 锂电池的经典整体内部架构、工作机制都已被确定下来，成为移动通讯设备、娱乐设备、计 算机的关键组成部分，不像钠储能体系、金属空气储能体系(如锂-空气电池)仅能在实验室运 转探究。然而核心与基础的锂电池技术由于进步开发流程曲折缓慢而饱受企业家、投资者的 诟病，例如储能技术很难跟上计算机工业的发展速度(摩尔定律预言每两年存储容量就会加 倍)。如果要替代化石能源，现有的锂电池在容量、倍率放电能力、极端条件放电能力上存在 着很大不足。

电池是由多种电化学电池组成的，它们并联或串联以分别提供所需的电压和容量。每个 电化学电池包含一个正极一个负极，两极由溶有盐类的电解质溶液分离，从而使得电极间的 电荷转移成为可能，在将两级从外部连通后，化学反应就在电极发生，并释放电子，为使用 者提供电流[1]。可充电锂电池并不含有锂金属，它是一种锂离子设备，由石墨负极、非水溶液 电解液、层状的 LiCoO2 正极组成(图 1。1)[2]。现在大规模商业化稳定投产的无记忆效应二次锂 电池，Li+如摇椅晃动般来回游荡在两级界面之间，是上个世纪九十年代由索尼公司首次投放 市场，其充放电是基 Li+在含碳材料中的可逆插入和脱出(需要特定电解液)，在放电过程中， Li+从石墨层间横穿电解液迁徙到正极宿主材料 LiCoO2 中，充电与放电过程完全相反。

图 1。1 锂电池示意图，正极为 LiCoO2,负极为石墨，由非水液体电解质分离。

第 2页 本科毕业设计说明书

对于新的负极材料的尝试从未间断，曾经尝试用纳米的石墨颗粒代替石墨，这种材料可 以加快 Li+ 脱嵌和插入的速度，从而提升倍率性能。但是也面临着灾难性的问题：Li+的插入 多在 1 V 下发生，而在这个电压范围内，电解液发生还原反应，生成固态电解液膜(SEI)，剧 烈的成膜反应会导致过渡充电，一方面造成电池的消耗，另一方面大多数 Li+都是在 100 mV 之下插入到石墨当中去的，如果不能精准的控制充电过程，会在电极表面产生锂金属的沉积， 对于纳米颗粒，会产生安全问题[2]。硅纳米线也可应用到锂电负极，在较低电势下有 4200 mAh g-1 的理论容量，但是通常硅在锂离子插入和嵌出的时候会使其体积剧烈变化 (400%)，后果就 是材料的粉碎和容量的急剧下降，但是做成线状后，承受压力的能力大幅提升，导电性也有 增无减，所以这种负极材料达到了理论容量，循环充放电容量可以达到理论容量的 75%，但 是制造电极的工艺太过复杂与昂贵，不具备实际应用的价值[19]。近年来，以有机-无机复合材 料为代表的新型材料成为研究热点，不断的被运用到锂离子电池电极材料中去。