论文摘要：Fe3O4复合纳米球作为锂离子电池负极材料的研究

目前商用锂离子电池的负极材料主要是石墨材料。但由于石墨材料的理论比容量较低（327 mAh/g），其性能难以实现突破性提升。因此，研究具有更高比能量密度的负极材料非常重要。 Fe3O4因其理论比容量高（924 mAh/g）、成本低、环境友好等优点而备受关注。但在锂的嵌入和脱锂过程中伴随着巨大的体积变化，副反应越严重，会导致容量迅速下降，循环性能变差。本文以导电聚合物和碳材料为基体，通过制备复合Fe3O4/PPy纳米球和Fe3O4/C复合纳米球，有效提高了Fe3O4纳米材料的循环性能和倍率性能。本论文的主要内容包括以下几个方面： 1．以乙二醇为溶剂,采用水热法和溶剂热法制备了两种尺寸为200nm的Fe3O4纳米球。两种纳米球都是由纳米晶体团聚形成的，区别在于水热法制备的纳米球晶粒较大（10-15nm），而溶剂热法制备的纳米球晶粒较小（2-3nm）。电化学测试表明，溶剂热法制备的纳米球具有更好的循环性能。 2、在超声振动和盐酸蚀刻的双重作用下，通过超声辅助聚合制备了Fe3O4/PPy复合纳米球。通过SEM、XRD、EDS和电化学测试对材料的形貌、结构和性能进行了观察和测试。 Fe3O4/PPy 纳米球在 1000 mA/g 的电流密度下循环 300 次后的容量为 544 mAh/g，相当于初始容量 (554 mAh/g) 的 98% 和理论容量的 97% ( 562毫安/克）。 3、将Fe3O4/PPy复合纳米球通过高温煅烧制成Fe3O4/C复合纳米球。采用SEM、XRD、EDS、电池充放电等测试方法对材料的形貌、结构和性能进行了观察和测试。结果表明，经过高温煅烧后，在无定形碳基体中形成均匀分布的约15 nm的Fe3O4小颗粒。纳米球在1000 mA/g电流密度下的首次循环容量为730.3 mAh/g，循环50次后仍保持理论容量的61.2%。

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