IVA族鋰離子電池高性能負(fù)極材料研究.pdf

1、鋰離子電池具有體積小，電壓高，電容量大，和無環(huán)境污染等優(yōu)點。廣泛應(yīng)用于各種便攜式電子設(shè)備、電動汽車以及航天航空器件等方面。市場上90％以上的的負(fù)極材料為碳基材料，但是它的性能已達(dá)到372 mAh/g的理論容量極限。研究發(fā)現(xiàn)，第Ⅳ主族化合物負(fù)極材料硅、鍺、錫的理論容量分別為4200 mAh/g、1623 mAh/g、993 mAh/g，成為現(xiàn)在研究的熱點。但是負(fù)極材料在充放電過程中伴隨大的體積變化，引起材料結(jié)構(gòu)的粉碎，致使容量迅速衰減。所

2、以在獲得高容量的同時，如何提高負(fù)極材料的循環(huán)穩(wěn)定性，是錫鍺材料的研究重點(由于硅的導(dǎo)電性差和離子傳輸速率慢的原因，這里不進行研究)。本文探討了材料的結(jié)構(gòu)和形貌與電池性能之間的關(guān)系。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　一：研究了空心框架結(jié)構(gòu)對鋰離子電池循環(huán)性能的影響。通過一步水熱法制成材料，且用氣泡模版法得到空心球。將空心結(jié)構(gòu)GeOx和顆粒GeOx材料分別組裝成電池。制備的空心GeOx納米材料,在500 mA/g電流密度下，首次放電比容量

3、為2300 mAh/g，經(jīng)過五次循環(huán)后,容量趨于穩(wěn)定在1300 mAh/g，50次循環(huán)后容量還有1000 mAh/g,表現(xiàn)出良好的循環(huán)性能。而GeOx顆粒在相同電流密度下50次循環(huán)后可逆容量僅有450 mAh/g。
　　二：以正己烷為碳源對鍺納米顆粒進行了碳包覆,研究了包碳的核殼結(jié)構(gòu)對循環(huán)性能的影響。在500 mA/g電流密度下，50次循環(huán)后Ge@C比容量仍有985 mAh/g,顯示了良好的循環(huán)性能。而純鍺顆粒，50次循環(huán)后，容量