鋰離子電池CuSn合金負(fù)極材料的研究.pdf

1、CuSn合金作為一種新型的鋰離子電池負(fù)極材料，因為具有比容量高，安全性好等優(yōu)點，引起了廣泛的研究。本文采用碳熱還原和液相還原兩種方法合成了CuSn合金負(fù)極材料。通過X射線衍射分析(XRD)，掃描電子顯微鏡(SEM)，透射電子顯微鏡(TEM)，以及恒電流充放電，循環(huán)伏安，交流阻抗等電化學(xué)測試手段對合成產(chǎn)物的相組成，微觀形貌，電化學(xué)性能進(jìn)行了分析表征。研究了顆粒形貌和尺寸，合成方法，制備工藝等對CuSn合金負(fù)極材料電化學(xué)性能的影響；采取碳包

2、覆的方法提高了CuSn合金負(fù)極材料的循環(huán)性能；探討了合金電極容量迅速衰減的原因。 采用碳熱還原的方法簡單快速的合成了CuSn合金負(fù)極材料，材料表現(xiàn)出較低的首次不可逆容量和較好的循環(huán)性能。選取碳黑，中間相碳微球，石墨，氣相生長碳纖維分別作還原劑，合成的CuSn合金顆粒形貌有所不同，電化學(xué)性能也有很大的差異。用中間相碳微球還原合成的材料為亞微米級顆粒，循環(huán)性能也最優(yōu)異，而用氣相生長碳纖維還原合成的是納米纖維狀CuSn合金，但循環(huán)性能

3、不佳。通過對比導(dǎo)電劑的種類和含量，優(yōu)化電池制備工藝，當(dāng)采用氣相生長碳纖維作導(dǎo)電劑，含量為10％時得到的電極循環(huán)性能最好。 采用液相還原合成了納米CuSn合金負(fù)極材料。NaBH4的溶液的PH值和合成材料的后續(xù)熱處理均對納米CuSn合金負(fù)極材料的形貌，結(jié)構(gòu)以及電化學(xué)性能有較大的影響。當(dāng)NaBH4的溶液PH>12，并且對合成的納米CuSn合金材料進(jìn)行熱處理后，合成的材料顆粒形狀規(guī)則，尺寸均勻，并且不發(fā)生團聚，電極的循環(huán)容量性能也較好。

4、以聚合物為前軀體，采用高溫碳化包覆制備了碳包覆納米CuSn合金負(fù)極材料。對比純納米CuSn合金材料，碳包覆納米CuSn合金負(fù)極材料的首次庫侖效率有所降低，但循環(huán)容量性能得到很大的提高，首次放/充電容量分別達(dá)到1015mAh/g和600mAh/g，40個循環(huán)后仍然保持460mAh/g的容量。通過優(yōu)化碳包覆的工藝，當(dāng)碳包覆溫度大于800℃，碳包覆前軀體與合金的比例為5:1時，制得的碳包覆納米CuSn合金負(fù)極材料的電化學(xué)性能最佳。 通