錫基負極材料的制備及電化學吸脫鋰性質(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)廣泛應用于各種便攜式電子設備中，并正在向大容量、高功率和長壽命的方向發(fā)展。傳統(tǒng)的碳負極材料較低的比能量和較差的安全性已成為進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。深入研究了反應條件對產(chǎn)物的組成、結構、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制、電極反應特征和充放電過程中負極材料組織結構變化規(guī)律以及循環(huán)失效機制；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電極的電化學性能，結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。當充放電截止電壓為1.0-

3、0V，充放電電流密度為0.4C時，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，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，通過尿素控制反應的pH值，采用水熱法制備出了細小的SnOy-SiO2復合物，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復合物作為鋰離子電池負極材料在循環(huán)充放電時，其放電曲線的嵌鋰電位平臺分別為：0.4V,0.9V和0.7V-0.1V，與相應的金屬Sn與鋰合金化反應的電位平臺是一致的。納米SnOy-SiO2復合物有較高的容量。首次放電容量達到1208 mAhg-1，首次可逆容量為756 mAh-g-1，首次庫侖效率達到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℃高溫下進行固相還原反應制備了分散比較均勻的鋅錫復合氧化物納米粉體。X射線衍射及掃描電鏡測試結果表明，600℃所得的復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極材料

6、在l mol／L LiPF6/ EC+DMC(體積比1:1)電解液中進行恒流充放電測試結果表明，經(jīng)過800℃焙燒的Sn-Zn-O樣品，首次可逆容量達到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℃燒結相比，800℃燒結后的活性材料電化學性能更好一些。

7、 首次采用機械球磨法和共沉淀法制備Sn-Mo復合材料，并對其結構、形貌和電化學性能進行了比較研究。采用機械球磨法制各的復合材料可逆容量達到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合材料可逆容量達到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。綜上結果顯示，采用共沉淀法制備的復合材料的粒度更細更均勻，因此具有更好的電化學性能。由球磨法制備了Sn-Cr混合材