【摘 要】
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锂离子电池因其卓越的能量密度以及作为汽车和可移动电子产品的电源而具有极长的循环稳定性,引起了公众的广泛关注。故对更好的锂离子电池不断增长的需求需要不断创新,以提高安全性、延长使用寿命、缩小尺寸、减轻重量和降低成本。其中金属氧化物作为高容量的负极材料己经被广泛应用于锂离子电池。但是由于金属氧化物在电池充放电脱嵌锂过程中,存在严重的体积膨胀效应,导致电池的循环稳定性与倍率性能很差。而提升金属氧化物锂电
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锂离子电池因其卓越的能量密度以及作为汽车和可移动电子产品的电源而具有极长的循环稳定性,引起了公众的广泛关注。故对更好的锂离子电池不断增长的需求需要不断创新,以提高安全性、延长使用寿命、缩小尺寸、减轻重量和降低成本。其中金属氧化物作为高容量的负极材料己经被广泛应用于锂离子电池。但是由于金属氧化物在电池充放电脱嵌锂过程中,存在严重的体积膨胀效应,导致电池的循环稳定性与倍率性能很差。而提升金属氧化物锂电性能,二维材料的独特结构可以赋予复合材料优异的性能。因此,通过设计源自具有高孔隙率的金属氧化物与二维材料复合,通过两者间的协同效应,改善金属氧化物的体积膨胀效应,在电化学储能方面显示出非凡的前景。本文主要围绕以二维材料为基底,在二维材料表面均匀生长金属氧化物,提出并研究了新型的基于二维基底材料的金属氧化物复合负极材料的设计及其储锂性能。主要研究内容如下:1.基于石墨烯的金属氧化物复合材料应用于锂离子电池,柔性碳氮层包覆的氧化钴/石墨烯复合材料:使用聚苯胺涂层金属有机框架MOF/氧化石墨烯作为前驱体,在空气中煅烧设计了柔性氮掺杂碳层包裹的类石榴簇Co Ox并且负载在三维（3D）石墨烯骨架复合材料（NC@Co Ox@GF）上。这种由MOF延伸转化的负极材料具有石榴状NC@Co Ox碳簇和坚固的3D石墨烯骨架的双重保护,为高性能负极提供了广阔的前景。故NC@Co Ox@GF表现出超高的容量(0.1 A g-1,1153 m Ah g-1)、倍率性能(8 A g-1,303 m Ah g-1)和超长循环稳定性（2500次循环后的66.4%容量保持率）。2.基于MXene的金属氧化物复合材料应用于锂离子电池,FeOOH/TiO2@MXene复合材料:将单层MXene与碱式氧化铁在温和的实验条件下通过简单的磁力搅拌实现坚实的碱式氧化铁和单层MXene的均匀原位聚合,设计了FeOOH/TiO2@MXene复合材料。这种FeOOH和TiO2均匀锚定在MXene纳米片上的负极材料具有双金属的协同作用,有助于额外的锂储存,表现出超高的容量(0.1 A g-1,1052.3 m Ah g-1)、倍率性能(4A g-1,481 mAhg-1)和超长循环稳定性（5000次循环后的86.1%容量保持率）。
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