Si-SiOx-Sn-C復(fù)合負(fù)極材料的合成及電化學(xué)性能研究.pdf

1、目前鋰離子電池的應(yīng)用越來越廣泛。與其他類型的二次電池相比鋰離子電池具有較多優(yōu)點,比如,工作電壓和能量密度高,循環(huán)壽命長,自放電率小,無記憶效應(yīng)且電極材料不含有毒物質(zhì),是現(xiàn)代的“綠色電池”。廣泛的應(yīng)用于移動電話,筆記本電腦,電動車和混合電動車中。鋰電池負(fù)極材料主要采用已經(jīng)商業(yè)化的碳類材料,但由于它的理論比容量較低,且由于碳材料的嵌鋰電位與金屬鋰接近,在快速充電時存在安全隱患,所以開發(fā)高比容量和性能安全的負(fù)極材料成為必要。由于硅和錫的理論比

2、容量高(分別為4200 mAh g-1,994 mAh g-1),成為研究熱點。但由于它們在充放電過程中存在嚴(yán)重的體積膨脹收縮,導(dǎo)致容量衰減較快,循環(huán)性能較差,極大的影響了材料的實用價值。利用硅錫的復(fù)合物或其合金,可以有效地改善它們的循環(huán)性能。本論文研究了一氧化硅和二氧化錫均勻混合后在碳的作用下于高溫管式爐中發(fā)生反應(yīng),合成新的具有充放電效應(yīng)的電極材料?？疾炝藴囟鹊挠绊?電化學(xué)性能及交流阻抗。通過實驗研究得到以下結(jié)論:
　　 1.

3、將SiO、納米SnO2和碳混合后濕磨,于氮氣保護(hù)下在管式爐中加熱到750℃,800℃,850℃,900℃,950℃和1000℃。經(jīng)XRD分析得知,新合成的材料中溫度在800℃及以上時,ShOE經(jīng)碳還原轉(zhuǎn)化為Sn金屬,750℃時SnO2未發(fā)生變化。SiO高溫下發(fā)生自身歧化反應(yīng),使得材料中含有SiO2晶體和無定形硅,且在900℃時SiO2成無定形。由XRD分析得知在900℃合成的材料較理想。
　　 2.將各個溫度下合成的材料分別與金

4、屬鋰組成半電池,進(jìn)行電化學(xué)性能測試。由充放電數(shù)據(jù)得知與XRD分析結(jié)果保持一致。900℃時在225 mA g-1的電流密度下,其首次放電比容量高達(dá)1144.2 mAh g-1,具有較高的比容量。由此可確定最佳合成溫度是900℃。
　　 3.對900℃下合成的材料與金屬鋰組成半電池進(jìn)行倍率性能測試。結(jié)果表明0.5 C、1 C、5 C、10 C倍率下材料的首次放電比容量分別1144.2 mAh g-1、715.8mAh g-1、359