鋰離子電池用納米結(jié)構(gòu)二氧化錫-碳復(fù)合負(fù)極材料的設(shè)計(jì)、制備及其性能研究.pdf

1、隨著人們對(duì)能源與環(huán)境問(wèn)題的重視程度不斷加深，鋰離子電池受到的關(guān)注度也越來(lái)越高，且在科技發(fā)展、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、社會(huì)進(jìn)步和環(huán)境保護(hù)中鋰離子電池也起著不可估量的作用，因此，提高和改善鋰離子電池的性能無(wú)疑具有重大的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)價(jià)值。當(dāng)前，鋰離子電池用傳統(tǒng)負(fù)極材料石墨，由于安全性能不高、能量和功率密度較低，無(wú)法滿足電動(dòng)汽車對(duì)動(dòng)力鋰離子電池提出的高能量密度和高安全需求，為此，開(kāi)發(fā)新型負(fù)極材料勢(shì)在必行。本文主要研究了二氧化錫/碳復(fù)合負(fù)極材料，通過(guò)設(shè)計(jì)、構(gòu)建新

2、穎的納米結(jié)構(gòu)來(lái)提高、改善它們的電化學(xué)性能：1)采用簡(jiǎn)易的一步水熱及隨后碳化法制備了兩種不同形貌的中空納米結(jié)構(gòu) SnO2@C復(fù)合材料，與常規(guī)方法相比，該方法顯示了極大的簡(jiǎn)便性，把 SnO2包覆、碳包覆和模板去除整合在一步中完成，避免了具有強(qiáng)腐蝕性、毒性的二氧化硅刻蝕劑氫氟酸的使用，因此，開(kāi)辟了一種簡(jiǎn)易制備中空結(jié)構(gòu) SnO2@C復(fù)合負(fù)極材料的新穎方法；2)以空心碳球?yàn)榻Y(jié)構(gòu)支撐體，采用水熱法制備了一種具有獨(dú)特納米結(jié)構(gòu)的SnO2@C復(fù)合材料，即

3、SnO2被限域在同心雙空心碳球的兩殼之間，在200 mA g-1充放電電流密度下循環(huán)500次后放電比容量甚至可以保持838.2 mAh g-1，庫(kù)倫效率維持在98.5%以上；3)以碳球?yàn)榻Y(jié)構(gòu)支撐體，采用水熱法制備了一種具有準(zhǔn)球-中-球納米結(jié)構(gòu)的Cs@void@SnO2@C復(fù)合材料，即SnO2被限域在內(nèi)部碳球和外層包覆碳之間，且研究發(fā)現(xiàn)水熱反應(yīng)中存在的葡萄糖有助于SnO2在載體上的分布，在200 mA g-1充放電電流密度下循環(huán)450次后

4、放電比容量保持在793.7 mAh g-1；4)通過(guò)原位包覆法，制備了一種具有獨(dú)特納米結(jié)構(gòu)的SnO2/Sn@C復(fù)合材料，即SnO2/Sn@C納米球均勻地分散在由SnO2/Sn@C納米線構(gòu)建的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的空隙中，在800 mA g-1充放電電流密度下循環(huán)500次后放電比容量仍能可以保持在678.6 mAh g-1，庫(kù)倫效率維持在99%以上，且展現(xiàn)了良好的倍率性能；5)采用一種簡(jiǎn)易、新穎的方法制備了一種具有新穎納米結(jié)構(gòu)的SnOx@C復(fù)合材

5、料，在該納米結(jié)構(gòu)中，SnOx納米顆粒被巧妙地包封于介孔碳納米線的孔隙中，在800 mA g-1測(cè)試條件下，循環(huán)499次后放電比容量甚至可以維持在949.4 mAh g-1，庫(kù)倫效率維持在99%以上，展示了優(yōu)異的的儲(chǔ)鋰性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；6)采用碳納米管為碳素基體，通過(guò)新穎、巧妙和簡(jiǎn)易的復(fù)合方法，構(gòu)建了一種具有獨(dú)特一維管-中-管納米結(jié)構(gòu)的CNT@void@SnO2@C復(fù)合材料，機(jī)械性能優(yōu)異的碳納米管被SnO2@C(核@殼)納米管所包封，構(gòu)成