錫氧化物--碳化鈦--碳納米纖維復(fù)合材料用作鋰離子電池負極的研究.pdf

1、由于化石傳統(tǒng)能源日益枯竭，諸如電動汽車這樣的新能源領(lǐng)域正在方興未艾發(fā)展起來，這就要求鋰離子電池在未來具有更高的能量密度。錫及其氧化物因為較高的理論容量而被許多研究者確信為極具潛力的鋰電負極材料。當前錫基負極材料的研究目標是克服錫基物質(zhì)在充放電循環(huán)中體積的劇烈變化，改善其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，最終實現(xiàn)其循環(huán)穩(wěn)定性和高電流率的倍率性能的提升。本文用靜電紡絲的方法將TiC納米顆粒加入到錫氧化物/多孔碳納米纖維(SnOx@PCNFs)中，制備SnOx@P

2、CNFs-TiC復(fù)合材料。通過SEM、TEM、物理吸附儀、熱重分析、X射線衍射、XPS、電化學測試等表征手段來研究其組成、結(jié)構(gòu)與電化學性能性能。
　　通過改變TiC納米顆粒加入量的不同，探究TiC納米顆粒對SnOx@PCNFs的組成、結(jié)構(gòu)以及電化學性能的影響，當TiC加入量為PVP的2.5％所得的SnOx@PCNFs-TiC2.5％在1.0A/g循環(huán)1000次的可逆放電容量為457.2mAh/g，是未加入TiC的空白對比樣的152

3、.8％，具有最好的電化學性能?？墒荢nOx@PCNFs-TiC2.5％球狀納米錫析出和TiC納米顆粒的團聚這兩個主要問題，制約了其電化學性能的進一步提升。
　　為解決球狀納米錫析出，我們采用聚多巴胺包覆的方法，控制包覆濃度，可以將均勻連續(xù)的碳層包覆在SnOx@PCNFs-TiC2.5％的表面，得到SnOx/TiC@PCNFs@C復(fù)合材料，包覆濃度為1mg/mL時得到的SnOx/TiC@PCNFs@C2性能最好，其1.0A/g循環(huán)1

4、000次的比容量為514.3mAh/g，2.0A/g的容量是259.5mAh/g，分別是SnOx@PCNFs-TiC2.5％的112.5％和160.8％。
　　通過對商業(yè)化TiC納米顆粒進行表面氧化、堿刻蝕最后透析的辦法對其進行改性得到TiC-乙醇分散液，進行靜電紡絲液配置，TiC納米顆粒的分散性得到改善，制得的SnOx@PCNFs-TiC T600復(fù)合材料在1.0A/g循環(huán)1000次的比容量為504mAh/g，2.0A/g下容量

5、是192.0mAh/g，分別是SnOx@PCNFs-TiC2.5％的110.2％和119.0％。
　　實驗結(jié)果證明，TiC加入可以促進SnOx@PCNFs中的氧化錫在碳化過程中被多孔碳納米纖維中的碳還原為Sn，提高復(fù)合材料體系的電導(dǎo)率，使材料的循環(huán)與倍率性能獲得提升。但是過多加入TiC納米顆粒會發(fā)生明顯團聚，并且導(dǎo)致大量球狀納米錫析，降低材料的電化學性能。通過聚多巴胺包覆可以解決球狀納米錫析出的問題。通過TiC納米顆粒改性處理，可