二氧化錫的制備和儲(chǔ)鋰性能研究.pdf

1、作為鋰離子電池負(fù)極材料，二氧化錫(SnO2)因具有較好的循環(huán)壽命和較高的可逆容量等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。但是，伴隨著鋰離子的嵌入與脫出，SnO2電極會(huì)產(chǎn)生巨大的體積變化（如電極的變形與開(kāi)裂以及活性物質(zhì)的崩塌粉化），導(dǎo)致循環(huán)過(guò)程中儲(chǔ)鋰容量的急劇衰減，最終限制了它的商品化應(yīng)用。大量的文獻(xiàn)研究結(jié)果表明:鋰離子電池負(fù)極材料的微納化制備、晶體顆粒的形狀和尺寸、多級(jí)納米結(jié)構(gòu)的形貌和結(jié)構(gòu)參數(shù)等，都對(duì)該電極材料的電化學(xué)性能產(chǎn)生較大的影響。因此，SnO2微納結(jié)

2、構(gòu)的可控制備和可逆儲(chǔ)鋰性能研究，具有重要的理論意義和潛在的應(yīng)用價(jià)值。
　　在電極材料微納化制備的基礎(chǔ)上，采用X-射線衍射、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、氮?dú)馕摳?、循環(huán)伏安以及充放電測(cè)試等分析手段研究材料的晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌和電化學(xué)性能。其中，多孔結(jié)構(gòu)可以增大活性物質(zhì)與電解液的接觸面積，縮短鋰離子的擴(kuò)散路徑，提高材料倍率性能;多級(jí)納米結(jié)構(gòu)則可以有效地緩沖充放電過(guò)程中巨大的體積膨脹，減輕電極材料的崩坍粉碎，從而提高電化學(xué)性能。本論

3、文主要有兩個(gè)方面的研究?jī)?nèi)容，多孔SnO2微米棒和亞微米棒的制備以及花狀SnO2多級(jí)納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，具體如下:
　　(1)通過(guò)添加一定濃度(如4.2mmolL-1，8.4mmolL-1，16.8mmolL-1)的聚乙二醇(PEG)可以有效地調(diào)控棒狀草酸亞錫前驅(qū)體的尺寸，然后采用草酸鹽高溫?zé)岱纸獾姆椒ㄖ苽淞硕嗫譙nO2微米棒和亞微米棒。以多孔SnO2微米棒(樣品Ⅰ，長(zhǎng)度～10.0±3.5μm，直徑～1.1±0.4μm)和亞微米棒（樣品

4、Ⅱ，長(zhǎng)度～8.7±2.8μm，直徑～0.6±0.2μm）為例，作為鋰離子電池負(fù)極材料，多孔SnO2亞微米棒(比表面積～13.6m2g-1)在160mAg-1的電流密度下，首次放電比容量和庫(kù)倫效率為1730.7mAhg-1和61.6％，經(jīng)過(guò)50次循環(huán)后的放電比容量為662.8mAhg-1;而多孔SnO2微米棒(比表面積～11.8m2g-1)在相同的測(cè)試條件下，經(jīng)過(guò)50次循環(huán)后的放電比容量仍能保持在547.3mAhg-1。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明:

5、多孔棒狀SnO2的結(jié)構(gòu)參數(shù)（如長(zhǎng)徑比和比表面積）不僅是可控的，而且與其電化學(xué)性質(zhì)是相關(guān)的;作為鋰離子電池負(fù)極活性物質(zhì)，多孔SnO2微米棒和亞微米棒都具有非常好的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。
　　(2)通過(guò)一種簡(jiǎn)單的水熱合成法制備了花狀SnO2多級(jí)納米結(jié)構(gòu)，將產(chǎn)物用作鋰離子電池負(fù)極活性物質(zhì)對(duì)其結(jié)構(gòu)-電化學(xué)性能之間的關(guān)系進(jìn)行研究。結(jié)果表明:花狀SnO2多級(jí)納米結(jié)構(gòu)是由二維納米薄片組裝而成的;在電流密度為160mAg-1時(shí)，這種多級(jí)納米結(jié)構(gòu)的