錫氧化物-碳納米纖維鋰離子電池負極材料的銅摻雜改性研究.pdf

1、長期以來，石墨碳材料都被用作商業(yè)化鋰離子電池的負極材料，但是石墨的理論比容量只有372mAh·g-1，越來越不能滿足日益增大的需求。為了適應電子設備越來越輕量化、小型化的發(fā)展趨勢，開發(fā)高比容量、高能量密度的鋰離子電池已經成為迫在眉睫的任務。錫基材料以其高比容量被認為是一種理想的替代品，但是其在循環(huán)過程的巨大體積膨脹導致的電極粉化使得其循環(huán)壽命不佳，導電性不好導致倍率性能不加，實際應用受到極大限制。
　　本實驗利用靜電紡絲結合預氧化

2、、碳化的方法制備了過渡金屬元素摻雜錫氧化物/碳納米纖維，通過改變不同摻雜元素、不同摻雜比例、不同前驅體量、不同碳化溫度、不同碳化時間等條件，觀察形貌結構的變化以及比較其電化學性能，篩選出了擁有最佳性能的負極材料。研究發(fā)現，在摻雜元素為銅，銅的摻雜量為20％（相對于錫是質量百分比），700℃下碳化1小時的情況下得到復合材料具有最佳的可逆容量、最好的倍率性能以及最穩(wěn)定的長循環(huán)性能。錫氧化物和銅氧化物均勻地分布在碳納米纖維中，纖維表面光滑無顆

3、粒，內部也看不到任何晶體，此時錫氧化物和銅氧化物都以無定形形式存在。在200mA·g-1的電流密度下，摻雜量為20％Cu的SnOx/CNFs擁有743mAh g-1的可逆容量，高于SnOx/CNFs的652mAh·g-1;在5A·g-1的電流密度下，摻雜量為20％Cu的SnOx/CNFs的放電比容量高達347mAhg-1，比SnOx/CNFs比容量(214mAh g-1)增加了62％;在2A g-1的電流密度下經歷1000次的長循環(huán)之后