銻基(錫基)-碳納米材料復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)儲鋰性能研究.pdf

1、錫基、銻基負(fù)極材料作為鋰離子電池負(fù)極材料具有比較高的理論容量，與日益增長的高能量密度儲能元件的需求相一致，因此近些年來得到了熱點(diǎn)關(guān)注。然而其脫嵌鋰過程中不可避免產(chǎn)生較大的體積變化，使得錫基、銻基材料的循環(huán)穩(wěn)定性較差，研究表明，提高其循環(huán)穩(wěn)定性的主要途徑有:納米化、形成金屬間化合物、與碳復(fù)合。納米化有利于改善鋰離子擴(kuò)散動力學(xué);金屬間化合物中的惰性成分可以為脫嵌鋰過程中提供一個分散活性中心的基體;與碳復(fù)合可以提供緩沖體積變化的基體，同時也可

2、以利用碳材料的高電子導(dǎo)電率來提高復(fù)合材料的電導(dǎo)率且對電極材料整體容量有貢獻(xiàn)。本文主要通過與碳材料的復(fù)合來提高錫基、銻基負(fù)極材料的電化學(xué)性能。
　　采用化學(xué)氣相沉積法制備了一維Sn/CNT復(fù)合材料，該復(fù)合材料具有核殼結(jié)構(gòu)。復(fù)合物中Sn具有良好結(jié)晶性，而碳則呈現(xiàn)無定形態(tài)。研究表明，反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間對反應(yīng)產(chǎn)物的組分和形貌有一定影響，只有當(dāng)兩者都得到有效控制時，SnO2才能被完全地還原。在650℃下反應(yīng)2h試樣的Sn棒直徑約為40～50

3、nm，包覆碳膜厚度約為4～5nm厚，與純Sn(100nm)相比，其電化學(xué)性能有顯著的提高，在50mAg-1下充放電速率20個循環(huán)后，復(fù)合物仍保持在350mAhg-1，而純Sn的容量則快速衰減至100mAhg-1。
　　采用溶劑熱法制備了Sb/G復(fù)合物，復(fù)合物呈現(xiàn)“三明治”結(jié)構(gòu)，細(xì)小的納米顆粒Sb(50～100nm)均勻地分布在石墨烯的片層上及片層間。對Sb/G復(fù)合物及其相應(yīng)的純Sb的電化學(xué)性能作對比，可以發(fā)現(xiàn)石墨烯的引入顯著提高了

4、材料體系的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性及倍率性能。
　　用溶劑熱法原位合成了CoSb3/G、CoSb2/G、CoSb/G復(fù)合物，這類復(fù)合物均呈現(xiàn)“三明治”結(jié)構(gòu)，細(xì)小的納米顆粒均勻地分布在石墨烯的片層上及片層間，其中CoSb3/G中CoSb3顆粒尺寸為5～10nm，CoSb2/G中CoSb2顆粒尺寸約為20nm，CoSb/G中的CoSb顆粒尺寸為20～40nm。對Co-Sb/G復(fù)合物及其相應(yīng)的Co-Sb金屬間化合物的電化學(xué)性能作對比，可以發(fā)現(xiàn)石