碳基中空納米復(fù)合電極材料制備及其儲(chǔ)鋰性能研究.pdf

1、鋰離子電池是當(dāng)前綜合性能最好的綠色化學(xué)能源存儲(chǔ)技術(shù)，是保障國家能源安全和發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一。隨著高能耗產(chǎn)業(yè)如數(shù)字通訊娛樂設(shè)備、電動(dòng)交通工具等的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)鋰離子電池已難以滿足應(yīng)用需求。電極材料是鋰離子電池的核心組件，是制約其能量密度提高的瓶頸。但傳統(tǒng)正、負(fù)極材料容量有限，難以實(shí)現(xiàn)電池能量密度的突破性提高。鋰硫電池和鋰空氣電池是以硫單質(zhì)和氧氣為正極材料的新型鋰二次電池體系，具有數(shù)倍于傳統(tǒng)鋰離子電池電極材料的能量密度，且硫和氧氣來

2、源豐富，價(jià)格低廉，環(huán)境友好，因而被視為最具發(fā)展前景的化學(xué)電源之一。目前鋰硫電池和鋰空氣電池的發(fā)展尚處于起步階段，亟需設(shè)計(jì)開發(fā)循環(huán)壽命長(zhǎng)、可大電流充放電的電極材料以滿足實(shí)際應(yīng)用需求。本論文基于碳基中空納米復(fù)合材料設(shè)計(jì)構(gòu)筑了一系列復(fù)合中空納米材料，以增強(qiáng)材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)為中心，將中空納米結(jié)構(gòu)與碳材料、金屬/金屬氧化物有機(jī)融合，通過對(duì)其結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成的精細(xì)調(diào)控實(shí)現(xiàn)高性能鋰硫電池電極材料及鋰空氣電池催化劑的創(chuàng)制，主要工作內(nèi)容如下:

3、r>　　基于硬模板輔助的水熱方法成功構(gòu)筑碳包覆二氧化錫(SnO2/C)中空納米球結(jié)構(gòu)，其球殼厚度約數(shù)十納米，尺寸均一，內(nèi)部的中空結(jié)構(gòu)可作為封裝硫材料的限域空間與鋰硫反應(yīng)納米反應(yīng)器。電化學(xué)反應(yīng)過程中，SnO2/C球殼層可高效抑制鋰硫電池反應(yīng)中間產(chǎn)物的溶解擴(kuò)散與流失，有效延長(zhǎng)鋰硫電池循環(huán)壽命，提高其倍率性能及儲(chǔ)鋰比容量。0.5C倍率下比容量為896mAhg-1，2-5C倍率下，循環(huán)400次后比容量仍可保持在300-396mAhg-1，表現(xiàn)出