鋰離子電池錫負極材料的制備及力學行為分析.pdf

1、隨著新能源電動汽車等的迅速發(fā)展，對鋰離子電池的容量提出了更高的要求。目前商業(yè)化的石墨負極材料由于其比容量較低，無法滿足這一日益增長的要求。錫基材料因具有較高的比容量受到極大關注。然而，錫電極在充放電循環(huán)的過程中伴隨著巨大且不均勻的體積膨脹，引起活性物質的粉化和剝落，導致電池容量和循環(huán)壽命急劇衰減。本文設計了中空Sn顆粒和Sn/C/PVA納米纖維復合材料，利用內(nèi)部中空結構、協(xié)調碳材料和高分子材料柔性減緩循環(huán)過程中體積膨脹，提高負極循環(huán)穩(wěn)定

2、性。
　　1.利用還原法/電流置換法制備了 Sn中空納米顆粒，并將其用于鋰離子電池負極研究。透射電子顯微鏡（TEM)、掃描電子顯微鏡（SEM)、X射線衍射（XRD)表征了樣品的微觀形貌、結構和組成，證實了中空結構的形成，且中空錫納米顆粒的粒徑分布均勻，平均粒徑約為180 n m。電化學測試表明，中空S n納米顆粒具有良好的循環(huán)性能，循環(huán)100次后，其比容量仍保持在377.9 mAhg—1，而實心S n納米顆粒比容量僅為50 mAh

3、g—1，表明納米顆粒內(nèi)部中空結構能夠緩解負極體積膨脹，顯著提高了 Sn負極的循環(huán)性能。
　　2.基于中空結構錫活性材料，建立了一維應力模擬的理論模型，分析了嵌鋰過程中的應力分布及變化趨勢。結果表明，中空結構能夠極大緩解活性材料的應力。
　　3.利用靜電紡絲法制備了 Sn/C/PVA納米纖維，并將其用于鋰離子電池負極研究。SEM和XRD表征了樣品的形貌、結構和組成，證實了納米纖維的形成。電化學測試表明，Sn/C/PVA納米纖維