鋰離子電池SNO2--FE203基負極材料的制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、由于SnO2和Fe2O3具有高的理論比容量、資源豐富和環(huán)境友好型等特點已成為鋰離子電池負極材料研究的熱點。但是由于它們固有的低電子導(dǎo)電性和在充放電過程中產(chǎn)生的巨大體積變化，致使電化學(xué)性能不是那么的理想。研究者們認為有兩種辦法可以解決，其一，合成不同形貌的納米結(jié)構(gòu)，如SnO2-Fe2O3納米中空球、SnO2-Fe2O3納米顆粒和具有三維多孔的SnO2-Fe2O3復(fù)合膜等，通過改變形貌和顆粒尺寸可以縮短Li+擴散距離以及緩解體積變化;其二，

2、與其他物質(zhì)復(fù)合，如無定形碳、石墨烯、碳納米管以及導(dǎo)電聚合物，這些物質(zhì)都可以提高SnO2-Fe2O3的導(dǎo)電性以改善倍率性能，還可以緩解在充放電過程中產(chǎn)生的巨大的體積變化。本文將從第二個方法著手，具體研究內(nèi)容如下:
　　(1)以氧化石墨烯(GO)為還原氧化石墨烯(rGO)的前驅(qū)體，SnCl4·5H2O為SnO2的前驅(qū)體，F(xiàn)eCl3·6H2O為Fe2O3的前驅(qū)體，通過水熱法合成SnO2-Fe2O3/rGO納米復(fù)合材料。電化學(xué)測試結(jié)果顯示

3、,SnO2-Fe2O3/rGO50納米復(fù)合材料的電化學(xué)性能是最好的。SnO2-Fe2O3/rGO50電極在電流密度160mA/g下，100次循環(huán)后，庫倫效率依然高達98％，放電比容量為5969mAh/g，容量保持率約為70％（與第2次循環(huán)放電比容量相比，852.5mAh/g）;即使在1A/g大電流密度下，依然獲得390.4mAh/g的放電比容量;當(dāng)電流密度恢復(fù)至160mA/g時，放電比容量迅速恢復(fù)至493.0mAh/g，隨后穩(wěn)定在640

4、.0mAh/g左右。SnO2-Fe2O3/rGO50納米復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)性能和倍率性能可歸功于石墨烯的高導(dǎo)電性和大比表面積優(yōu)點。
　　(2)以SnCl4·5H2O為SnO2的前驅(qū)體，F(xiàn)eCl3·6H2O為Fe2O3的前驅(qū)體，加入酸化多壁碳納米管（MWNTs），通過水熱法合成SnO2-Fe2O3/MWNTs納米復(fù)合材料。電化學(xué)測試結(jié)果顯示,SnO2-Fe2O3/MWNTs50納米復(fù)合材料的電化學(xué)性能是最好的。Sn02-Fe2

5、O3/MWNTs50電極在電流密度160mA/g下，200次循環(huán)后，庫倫效率依然高達99％，放電比容量為513.0mAh/g，容量保持率約為71％（與第2次循環(huán)放電比容量相比，728.0mAh/g）;即使在1A/g大電流密度下，依然獲得457.9mAh/g的放電比容量;當(dāng)電流密度恢復(fù)至160mA/g時，放電比容量迅速恢復(fù)至532.6mAh/g，隨后穩(wěn)定在558.0mAh/g左右。SnO2-Fe2O3/MWNTs50復(fù)合材料展現(xiàn)出杰出的電