錫氧化物--碳化鈦--碳納米纖維復(fù)合材料用作鋰離子電池負(fù)極的研究.pdf

1、由于化石傳統(tǒng)能源日益枯竭，諸如電動(dòng)汽車這樣的新能源領(lǐng)域正在方興未艾發(fā)展起來，這就要求鋰離子電池在未來具有更高的能量密度。錫及其氧化物因?yàn)檩^高的理論容量而被許多研究者確信為極具潛力的鋰電負(fù)極材料。當(dāng)前錫基負(fù)極材料的研究目標(biāo)是克服錫基物質(zhì)在充放電循環(huán)中體積的劇烈變化，改善其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，最終實(shí)現(xiàn)其循環(huán)穩(wěn)定性和高電流率的倍率性能的提升。本文用靜電紡絲的方法將TiC納米顆粒加入到錫氧化物/多孔碳納米纖維(SnOx@PCNFs)中，制備SnOx@P

2、CNFs-TiC復(fù)合材料。通過SEM、TEM、物理吸附儀、熱重分析、X射線衍射、XPS、電化學(xué)測(cè)試等表征手段來研究其組成、結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能性能。
　　通過改變TiC納米顆粒加入量的不同，探究TiC納米顆粒對(duì)SnOx@PCNFs的組成、結(jié)構(gòu)以及電化學(xué)性能的影響，當(dāng)TiC加入量為PVP的2.5％所得的SnOx@PCNFs-TiC2.5％在1.0A/g循環(huán)1000次的可逆放電容量為457.2mAh/g，是未加入TiC的空白對(duì)比樣的152

3、.8％，具有最好的電化學(xué)性能。可是SnOx@PCNFs-TiC2.5％球狀納米錫析出和TiC納米顆粒的團(tuán)聚這兩個(gè)主要問題，制約了其電化學(xué)性能的進(jìn)一步提升。
　　為解決球狀納米錫析出，我們采用聚多巴胺包覆的方法，控制包覆濃度，可以將均勻連續(xù)的碳層包覆在SnOx@PCNFs-TiC2.5％的表面，得到SnOx/TiC@PCNFs@C復(fù)合材料，包覆濃度為1mg/mL時(shí)得到的SnOx/TiC@PCNFs@C2性能最好，其1.0A/g循環(huán)1

4、000次的比容量為514.3mAh/g，2.0A/g的容量是259.5mAh/g，分別是SnOx@PCNFs-TiC2.5％的112.5％和160.8％。
　　通過對(duì)商業(yè)化TiC納米顆粒進(jìn)行表面氧化、堿刻蝕最后透析的辦法對(duì)其進(jìn)行改性得到TiC-乙醇分散液，進(jìn)行靜電紡絲液配置，TiC納米顆粒的分散性得到改善，制得的SnOx@PCNFs-TiC T600復(fù)合材料在1.0A/g循環(huán)1000次的比容量為504mAh/g，2.0A/g下容量

5、是192.0mAh/g，分別是SnOx@PCNFs-TiC2.5％的110.2％和119.0％。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，TiC加入可以促進(jìn)SnOx@PCNFs中的氧化錫在碳化過程中被多孔碳納米纖維中的碳還原為Sn，提高復(fù)合材料體系的電導(dǎo)率，使材料的循環(huán)與倍率性能獲得提升。但是過多加入TiC納米顆粒會(huì)發(fā)生明顯團(tuán)聚，并且導(dǎo)致大量球狀納米錫析，降低材料的電化學(xué)性能。通過聚多巴胺包覆可以解決球狀納米錫析出的問題。通過TiC納米顆粒改性處理，可