碳基中空納米復合電極材料制備及其儲鋰性能研究.pdf

1、鋰離子電池是當前綜合性能最好的綠色化學能源存儲技術，是保障國家能源安全和發(fā)展低碳經(jīng)濟的關鍵技術之一。隨著高能耗產(chǎn)業(yè)如數(shù)字通訊娛樂設備、電動交通工具等的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)鋰離子電池已難以滿足應用需求。電極材料是鋰離子電池的核心組件，是制約其能量密度提高的瓶頸。但傳統(tǒng)正、負極材料容量有限，難以實現(xiàn)電池能量密度的突破性提高。鋰硫電池和鋰空氣電池是以硫單質(zhì)和氧氣為正極材料的新型鋰二次電池體系，具有數(shù)倍于傳統(tǒng)鋰離子電池電極材料的能量密度，且硫和氧氣來

2、源豐富，價格低廉，環(huán)境友好，因而被視為最具發(fā)展前景的化學電源之一。目前鋰硫電池和鋰空氣電池的發(fā)展尚處于起步階段，亟需設計開發(fā)循環(huán)壽命長、可大電流充放電的電極材料以滿足實際應用需求。本論文基于碳基中空納米復合材料設計構(gòu)筑了一系列復合中空納米材料，以增強材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及反應動力學為中心，將中空納米結(jié)構(gòu)與碳材料、金屬/金屬氧化物有機融合，通過對其結(jié)構(gòu)和化學組成的精細調(diào)控實現(xiàn)高性能鋰硫電池電極材料及鋰空氣電池催化劑的創(chuàng)制，主要工作內(nèi)容如下:

3、r>　　基于硬模板輔助的水熱方法成功構(gòu)筑碳包覆二氧化錫(SnO2/C)中空納米球結(jié)構(gòu)，其球殼厚度約數(shù)十納米，尺寸均一，內(nèi)部的中空結(jié)構(gòu)可作為封裝硫材料的限域空間與鋰硫反應納米反應器。電化學反應過程中，SnO2/C球殼層可高效抑制鋰硫電池反應中間產(chǎn)物的溶解擴散與流失，有效延長鋰硫電池循環(huán)壽命，提高其倍率性能及儲鋰比容量。0.5C倍率下比容量為896mAhg-1，2-5C倍率下，循環(huán)400次后比容量仍可保持在300-396mAhg-1，表現(xiàn)出