鋰離子電池負(fù)極材料SnO-,2-@PPy和Fe-,3-O-,4-@C的制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、隨著便攜式用電產(chǎn)品的廣泛普及和電動(dòng)汽車(chē)的蓬勃發(fā)展,開(kāi)發(fā)新型、高效、安全、低廉、環(huán)保的電池材料成為鋰離子電池發(fā)展的關(guān)鍵?，F(xiàn)在商業(yè)化的負(fù)極碳材料由于存在著容量低、安全性能差等問(wèn)題,使其在交通工具與智能電網(wǎng)儲(chǔ)能用電池領(lǐng)域很難應(yīng)用。而SnO2和Fe3O4由于具有較高理論容量,環(huán)境友好、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)成為鋰離子電池負(fù)極材料關(guān)注的焦點(diǎn)。但這兩種材料目前還存在著利用率低、極化大、循環(huán)壽命短、倍率放電性能差等問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題,本文開(kāi)展了SnO2@PP

2、y一維納米復(fù)合結(jié)構(gòu)和Fe3O4@C納米復(fù)合球的制備、表征以及電化學(xué)性能研究,并對(duì)納米體系中的電極動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了初步的探討,研究結(jié)果如下:
　　 (1)采用化學(xué)法原位制備了SnO2@PPy一維納米復(fù)合物,通過(guò)XRD,FT-IR,TG,
　　 SEM,和TEM等測(cè)試手段對(duì)合成SnO2@PPy復(fù)合物的結(jié)構(gòu)、組成和形貌進(jìn)行了表征。結(jié)果表明,SnO2質(zhì)量為79％的復(fù)合物形貌為納米線(xiàn),被包覆的SnO2晶粒尺寸也較小,初次放電容量達(dá)到1

3、055 mAhg-1,首次充電容量為416 mAhg-1,充放電20個(gè)循環(huán)后放電容量為430 mAhg-1,高于傳統(tǒng)碳材料的理論容量,具有較高的容量和較好的循環(huán)性能。通過(guò)不同掃速下的循環(huán)伏安曲線(xiàn)計(jì)算出該材料的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)為D=6.7×10-8 cm2 s-1。通過(guò)計(jì)算不同溫度放電平臺(tái)狀態(tài)下的電化學(xué)阻抗,得出電極反應(yīng)中電子傳輸?shù)谋碛^(guān)活化能為Ea=47.3 kJ mol-1。
　　 (2)利用溶劑熱法,以FeCla·6H2O為前驅(qū)

4、體制得了球形納米復(fù)合物Fe3O4@C。其直徑為250-400 nm,表面包覆了一層均勻的碳層,碳層厚度為4-8nm。電化學(xué)研究表明Fe3O4@C納米球電極以200 mAg-1充放電時(shí),首次放電容量為1562 mAh g-1,100個(gè)循環(huán)后,放電容量為688 mAh g-1。倍率放電性能表明5C(4620 mAg-1)放電容量可達(dá)到295 mAh g-1。根據(jù)交流阻抗結(jié)果計(jì)算得到Fe3O4@C電極的表觀(guān)活化能為41.7 kJ mol-1。