錫基負(fù)極材料的制備及電化學(xué)吸脫鋰性質(zhì).pdf

1、鋰離子電池是目前綜合性能最好的可充電電池，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種便攜式電子設(shè)備中，并正在向大容量、高功率和長壽命的方向發(fā)展。傳統(tǒng)的碳負(fù)極材料較低的比能量和較差的安全性已成為進(jìn)一步提高電池整體性能的瓶頸。本論文采用液相沉淀法和機(jī)械球磨法制備前驅(qū)物，再在一定條件下熱解，合成新型錫基鋰離子電池負(fù)極材料。這些材料具有很高的貯鋰容量，其可逆容量在300～800mAh/g之間。深入研究了反應(yīng)條件對產(chǎn)物的組成、結(jié)構(gòu)、和顆粒尺寸的影響，以及材料的性質(zhì)對貯鋰

2、性能的影響；闡明了金屬錫化物的可逆吸放鋰機(jī)制、電極反應(yīng)特征和充放電過程中負(fù)極材料組織結(jié)構(gòu)變化規(guī)律以及循環(huán)失效機(jī)制；最后也指明了提高其循環(huán)壽命的途徑。 以SnCl4·5H2O和鹽酸為原料，采用水熱法制備了直徑為20～100nm，長度為50～400 nm短棒狀納米SnO2。研究了納米SnO2電極的電化學(xué)性能，結(jié)果顯示充放電截止電壓、充放電電流密度以及顆粒的形貌對SnO2電極的容量、循環(huán)性能等具有重要的影響。當(dāng)充放電截止電壓為1.0-

3、0V，充放電電流密度為0.4C時(shí)，短棒狀納米SnO2電極的循環(huán)性能最好。其首次放電容量為1166mAhg-1，可逆容量631mAhg-1，20次循環(huán)容量衰減率為0.8％。同時(shí)，采用循環(huán)伏安曲線和容量微分曲線分析了納米SnO2的插／脫鋰過程。 以SnCl2·5H2O和Si(OMe)4為原料，通過尿素控制反應(yīng)的pH值，采用水熱法制備出了細(xì)小的SnOy-SiO2復(fù)合物，使活性物質(zhì)SnOy很好地分散于非活性相物質(zhì)SiO2中,保持活性成分

4、在納米尺度范圍均勻分散于非活性基質(zhì)成分中。納米SnOy-SiO2復(fù)合物作為鋰離子電池負(fù)極材料在循環(huán)充放電時(shí)，其放電曲線的嵌鋰電位平臺分別為：0.4V,0.9V和0.7V-0.1V，與相應(yīng)的金屬Sn與鋰合金化反應(yīng)的電位平臺是一致的。納米SnOy-SiO2復(fù)合物有較高的容量。首次放電容量達(dá)到1208 mAhg-1，首次可逆容量為756 mAh-g-1，首次庫侖效率達(dá)到62.6％，隨后的庫侖效率都保持在90％以上，每次循環(huán)的容量衰減率只有0.

5、9％。納米SnOy-SiO2復(fù)合物電極具有較好的循環(huán)嵌脫鋰性能，是有希望的鋰離子電池負(fù)極材料之一。 利用納米SnO2和金屬Zn粉分別在600℃和800℃高溫下進(jìn)行固相還原反應(yīng)制備了分散比較均勻的鋅錫復(fù)合氧化物納米粉體。X射線衍射及掃描電鏡測試結(jié)果表明，600℃所得的復(fù)合氧化物納米粉體是由Sn、SnO、ZnO組成的混合晶相；800℃所得的納米粉體是由Sn、SnO、ZnO和Zn2SnO4組成的混合晶相。將其分別作為鋰離子電池負(fù)極材料

6、在l mol／L LiPF6/ EC+DMC(體積比1:1)電解液中進(jìn)行恒流充放電測試結(jié)果表明，經(jīng)過800℃焙燒的Sn-Zn-O樣品，首次可逆容量達(dá)到772mAk/g，首次嵌脫鋰效率為60.1％，20次循環(huán)后，可逆容量保持在376 mAh/g；而600℃焙燒的樣品，第1周可逆容量為64lmAh/g，首次庫侖效率僅為49.4％，經(jīng)20次循環(huán)后，容量只有272mAh/g。與600℃燒結(jié)相比，800℃燒結(jié)后的活性材料電化學(xué)性能更好一些。

7、 首次采用機(jī)械球磨法和共沉淀法制備Sn-Mo復(fù)合材料，并對其結(jié)構(gòu)、形貌和電化學(xué)性能進(jìn)行了比較研究。采用機(jī)械球磨法制各的復(fù)合材料可逆容量達(dá)到307mAh/g，經(jīng)20次循環(huán)后每次循環(huán)的容量衰減率3.9％；而共沉淀法制備的復(fù)合材料可逆容量達(dá)到390mAh/g，經(jīng)過20次循環(huán)，每次循環(huán)的容量衰減率只有1.1％，表明其循環(huán)性能良好。綜上結(jié)果顯示，采用共沉淀法制備的復(fù)合材料的粒度更細(xì)更均勻，因此具有更好的電化學(xué)性能。由球磨法制備了Sn-Cr混合材