金屬(金屬氧化物)-碳復合鋰離子電池負極材料研究.pdf

1、碳材料作為鋰離子二次電池的商用負極材料，其循環(huán)壽命和安全性都很好，但是理論比容量卻只有372mAh/g，不能夠滿足高能量密度的電子產(chǎn)品特別是電動車的需要。近年來，許多替代碳材料的新型負極材料逐漸得到了開發(fā)。作為新型負極材料的金屬錫(Sn)其理論比容量達到994mAh/g，氧化銅(CuO)的理論比容量可達674mAh/g。但是，這些材料在電池充放電過程中由于存在較大的體積膨脹，導致電極材料粉末化，在循環(huán)幾次后容量就衰減的非?？?。對此類材料

2、的改性方向主要集中在能夠保持其高容量特性的同時又能改善其循環(huán)穩(wěn)定性能。為了解決這一關(guān)鍵問題，本文制備了錫/碳復合材料和氧化銅/碳復合材料。采用X-射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)來表征復合材料的晶體結(jié)構(gòu)和形貌，用恒流充放電測試來表征材料的電化學性能。主要的研究內(nèi)容如下:
　　1、以二氯化錫為錫源，經(jīng)過處理的天然石墨為碳源，通過簡單的化學還原法合成錫/石墨復合負極材料。通過優(yōu)化溶液的pH及反應體系中P

3、EG-400(聚乙二醇)與水的體積比獲得具有最優(yōu)電化學性能的復合材料。實驗結(jié)果表明，當pH為6時，PEG/H2O的體積比是1∶1時，復合材料的電化學性能最優(yōu)，首次放電比容量為510mAh/g，50次循環(huán)后容量保持在400mAh/g。
　　2、以二氯化錫為錫源，碳納米管為碳源，采用簡單的化學還原法制備出錫/碳納米管復合負極材料。以前面實驗所優(yōu)化的反應pH值為基礎，繼續(xù)優(yōu)化反應溶液中PEG-400（聚乙二醇）與水的不同體積比例(純水、

4、3∶1、4∶1、純PEG)下所生成的復合材料的結(jié)構(gòu)、形貌和電化學性能，并得到了最佳合成工藝:當PEG/H2O的體積比是4∶1時，反應制備得到的錫/碳納米管復合材料的性能最優(yōu)，首次放電比容量為1364mAh/g，50次循環(huán)后比容量在540mAh/g。
　　3、以石墨為碳源，三水硝酸銅為銅源，通過簡單的先固液混合再燒結(jié)的方法制備氧化銅/石墨復合材料。通過優(yōu)化煅燒溫度和原料配比得到具有最優(yōu)結(jié)構(gòu)和電性能的復合材料。實驗結(jié)果表明，當硝酸銅與