錫基-碳復合鋰離子電池負極材料的制備及其結構和性能的研究.pdf

1、錫基材料作為新型的鋰離子電池負極材料，具有較高的理論容量，極具發(fā)展?jié)摿蛻们熬?。但其在充放電過程中產(chǎn)生的巨大的體積膨脹以及較大的首次不可逆容量限制了錫基負極材料在商業(yè)化生產(chǎn)中的應用。本論文通過高能球磨法以及結合氣相沉積法制備出更小顆粒尺寸的SnO2和Sn/SnO2/C的復合材料。采用溶液法，以葡萄糖和四氯化錫為原料，在原位引入碳基體的同時，添加少量高電導率的石墨和乙炔黑，制備出含有不同結構的碳材料的Sn基/C復合材料。采用X-射線衍射

2、、掃描電鏡、透射電鏡、元素分析等多種現(xiàn)代材料測試分析手段以及恒電流充放電、循環(huán)伏安法、阻抗等電化學測試技術，系統(tǒng)研究了材料制備的工藝及其參數(shù)對所合成材料結構和電化學性能的影響，探討了影響復合電極材料循環(huán)性能的關鍵因素及其影響機制。
　　 研究結果表明，機械球磨能夠有效的細化和分散SnO2顆粒，減小充放電時產(chǎn)生的體積膨脹，提高循環(huán)穩(wěn)定性。但球磨時間過長，SnO2的結晶性變差，導致SnO2脫嵌鋰容量降低。通過氣相沉積法制備得到的具有

3、碳包覆結構的Sn/SnO2/C復合材料，其首次庫侖效率以及循環(huán)穩(wěn)定性都有進一步的提高。
　　 采用溶液法以葡萄糖和四氯化錫為原材料成功合成了Sn基/碳復合材料。在較低煅燒溫度下獲得的SnO2和較高溫度下獲得的Sn均為幾個納米的超細尺寸，彌散分布于碳基體中。復合材料的容量隨葡萄糖加入量的增加而降低，而其循環(huán)穩(wěn)定性提高。其中，采用摩爾比為1:1的葡萄糖和四氯化錫，在溶液中加入5wt.％的石墨并在500℃下煅燒得到的Sn/SnO2/C

4、復合材料，具有優(yōu)良的綜合電化學性能，其首次可逆容量達520 mAh·g-1，經(jīng)100次循環(huán)后，容量保持有350 mAh·g-1。在400℃的較低溫度下煅燒獲得的SnO2/C復合材料由于碳的有序度較差，循環(huán)穩(wěn)定性較差。隨著煅燒溫度的上升，材料中高容量Sn含量減少，因而材料的容量降低，但由于材料碳含量及有序度的增加，材料的循環(huán)穩(wěn)定性提高。
　　 石墨的引入能夠減小煅燒產(chǎn)物的顆粒尺寸，有效提高了復合材料的容量以及循環(huán)穩(wěn)定性。但是當加入