CU--SNO2復(fù)合材料的制備及其儲鋰性能研究.pdf

1、鋰離子電池的高能量密度，長循環(huán)壽命，綠色，安全等優(yōu)點在人們社會生產(chǎn)活動中影響深遠，但是傳統(tǒng)商業(yè)化石墨負極370mAh/g的理論比容量，也已難以適用于新時代的便攜設(shè)備、電動汽車和大規(guī)模存儲。因此，開發(fā)大容量、安全和無污染的鋰離子電池迫在眉睫。氧化錫基材料由于較高的理論比容量和儲存豐富等優(yōu)點受到廣泛關(guān)注，但其與鋰離子嵌入/脫出反應(yīng)時難以抑制的體積膨脹、較差的導(dǎo)電性等問題是制約其邁向產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵因素。目前許多研究是通過摻雜第二類不活潑金屬提高

2、電極導(dǎo)電性;或者是采用制備碳層的方式提供緩沖區(qū)間，通常的制備工藝大多為水熱反應(yīng)，但是這種方法的產(chǎn)率低，反應(yīng)復(fù)雜難以控制，因此不能大規(guī)模批量制備電極材料。
　　基于此，通過球磨-氧化-選擇性還原的工藝制備Cu-SnO2基鋰電負極材料。球磨工藝簡單、可批量制備出銅錫合金粉末，空燒自氧化可以制備出錫基氧化物，提供儲鋰性能，選擇性還原則是將氧化銅還原成銅，提高導(dǎo)電性，并探索金屬和無機非金屬的界面結(jié)合，最終制備出具有三維金屬網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)Cu-S

3、nO2基復(fù)合材料，研究結(jié)果如下:
　　(1)通過球磨50h制備出不同原子比例CuxSn5(x=1，2…6)的銅錫合金，采用XRD測試分析得出球磨后的銅錫合金均有Cu6Sn5合金相，銅含量減少時伴隨著Sn單質(zhì)的剩余;在700℃氧化和250℃氫氣還原制備出六種體系的Cu-SnO2基復(fù)合材料，采用SEM分析得出還原后其形貌是從顆粒表面難以觀察的微小孔狀至微孔結(jié)構(gòu)至小顆粒團聚包覆的結(jié)構(gòu)變化。組裝成電池進行電池性能測試，發(fā)現(xiàn)Cu6Sn5制備

4、的電極材料性能最優(yōu)。
　　(2)為了進一步提高Cu-SnO2電極的性能，在Cu6Sn5的基礎(chǔ)上，通過控制氧化溫度和還原溫度來探索燒結(jié)工藝的影響。在700℃下存在著不完全氧化，SnO的存在有利于電極材料的鋰化反應(yīng)。
　　(3)在700℃氧化基礎(chǔ)上進行不同溫度的還原反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)隨著還原溫度的提升，會造成銅顆粒的生長，在300℃之后開始有氧化錫被還原，在250℃下制備的Cu-SnO2基復(fù)合材料是400nm的銅顆粒構(gòu)建的三維金屬網(wǎng)絡(luò)結(jié)