一維復(fù)合納米結(jié)構(gòu)鋰離子電池負(fù)極材料的制備、表征及應(yīng)用.pdf

1、一維復(fù)合納米結(jié)構(gòu)作為鋰離子電池負(fù)極材料具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，因此能表現(xiàn)出優(yōu)越的循環(huán)性能、較高的比容量和倍率性能，被認(rèn)為是長循環(huán)壽命、高能量密度和高功率密度的鋰離子動力電池的理想選擇之一。
　　 本論文提出基于模板法的復(fù)合改性過程制備高性能一維復(fù)合納米結(jié)構(gòu)負(fù)極材料的新思路。采用Sn納米棒、多壁碳納米管(MWCNT)、ZnO納米棒和FeOOH納米棒為模板，通過簡單的水熱法、溶劑熱法、層層自組裝法及熱處理過程制備出一系列一維復(fù)合納米結(jié)構(gòu)

2、的錫基和過渡金屬氧化物負(fù)極材料，包括SnO2－C復(fù)合納米管、MWCNT-SnO2－C納米同軸電纜、Sn-C復(fù)合納米棒、SnS2－SiO2復(fù)合納米棒、α-Fe2O3－Ag復(fù)合納米棒和Fe3O4－C復(fù)合納米棒等負(fù)極材料。由于獨(dú)特的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，上述一維復(fù)合納米結(jié)構(gòu)的負(fù)極材料表現(xiàn)出了較好的電化學(xué)性能。本論文的主要創(chuàng)新結(jié)果如下：
　　 (1)采用Sn納米棒為模板，通過葡萄糖的水熱碳化過程制備出SnO2－C復(fù)合納米管。與純的SnO2納米管負(fù)極

3、材料相比，SnO2-C復(fù)合納米管負(fù)極材料表現(xiàn)出了較高的首次充放電效率、較好的循環(huán)性能和較高的比容量。經(jīng)過50個循環(huán)，其放電比容量大約為400 mAh/g。
　　 (2)采用MWCNT為模板，通過層層自組裝法及隨后的葡萄糖的水熱碳化過程制備出MWCNT-SnO2－C納米同軸電纜。與MWCNT-SnO2納米同軸電纜負(fù)極材料相比，MWCNT-SnO2-C納米同軸電纜負(fù)極材料表現(xiàn)出了較高的首次充放電效率、優(yōu)越的循環(huán)性能和較高的比容量。經(jīng)

4、過65個循環(huán)，其放電比容量為462.5mAh/g。
　　 (3)采用ZnO納米棒為模板，通過層層自組裝法制備出ZnO-SnO2復(fù)合納米棒。進(jìn)一步地，采用ZnO納米棒為模板，通過層層自組裝法及隨后的葡萄糖的水熱碳化過程制備出SnO2－C復(fù)合納米管。作為鋰離子電池負(fù)極材料，SnO2－C復(fù)合納米管表現(xiàn)出了優(yōu)越的循環(huán)性能和較高的比容量。經(jīng)過180個循環(huán)，其放電比容量為410.1 mAh/g。
　　 (4)采用Sn納米棒為模板，通

5、過葡萄糖的溶劑熱碳化過程制備出Sn－C復(fù)合納米棒。溶劑熱碳化過程能夠有效抑制Sn模板的氧化，從而獲得了高純度的Sn－C復(fù)合納米棒。與純的Sn納米棒負(fù)極材料相比，Sn－C復(fù)合納米棒負(fù)極材料表現(xiàn)出了較高的首次充放電效率、較好的循環(huán)性能和較高的比容量。經(jīng)過20個循環(huán)，其放電比容量為806.6 mAh/g。
　　 (5)采用Sn納米棒為模板，通過stober方法制備出Sn-SiO2復(fù)合納米棒。進(jìn)一步地，采用Sn納米棒為模板、SiO2為納

6、米反應(yīng)器，通過可控的硫化過程制備出層狀堆積的SnS2-SiO2和單晶的SnS-SiO2復(fù)合納米棒。SiO2納米反應(yīng)器能夠有效保護(hù)Sn模板的一維納米結(jié)構(gòu)的形貌和單晶的性質(zhì)，在Sn納米棒轉(zhuǎn)變?yōu)閷訝疃逊e的SnS2和單晶的SnS納米棒的過程中起到了關(guān)鍵性的作用。作為鋰離子電池負(fù)極材料，SnS2-SiO2復(fù)合納米棒表現(xiàn)出了優(yōu)越的循環(huán)性能、較高的比容量和倍率性能。經(jīng)過25個循環(huán)，其放電比容量為535.7 mAh/g，(6)采用FeOOH納米棒為模板

7、，通過層層自組裝法及隨后的熱處理過程制備出α-Fe2O3-Ag復(fù)合納米棒。與純的α-Fe2O3納米棒負(fù)極材料相比，α-Fe2O3-Ag復(fù)合納米棒負(fù)極材料表現(xiàn)出了較好的循環(huán)性能和較高的比容量。經(jīng)過180個循環(huán)，其放電比容量為549.8 mAh/g。
　　 (7)采用FeOOH納米棒為模板，通過葡萄糖的水熱碳化過程制備出Fe3O4-C和γ-Fe2O3－C復(fù)合納米棒。碳層作為有效的納米反應(yīng)器，在FeOOH納米棒轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3O4和γ-F