納米鈦基和錫基負(fù)極材料的制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、在鋰電池負(fù)極材料研究中，納米鈦基和錫基材料由于較好的容量表現(xiàn)和循環(huán)性能，被廣泛應(yīng)用于制備鋰電池負(fù)極或復(fù)合負(fù)極的基底材料。本論文中，以不同納米化手段制備了鈦基及錫基鋰電池納米負(fù)極材料。其中TiC，TiO2和SnS2及SnS2@GF復(fù)合負(fù)極材料，分別利用機(jī)械合金化、水熱法和單模微波熱合成制備。經(jīng)一系列物相形貌及電化學(xué)測(cè)試分析后，研究結(jié)果如下：
　　采用純鈦和甲苯為原料，利用機(jī)械合金化法制備了TiC鋰電池負(fù)極材料。對(duì)球磨產(chǎn)物進(jìn)行了退火和

2、二次球磨處理用于消除雜質(zhì)和優(yōu)化晶粒尺寸。TEM觀察顯示TiC產(chǎn)物顆粒尺寸較小，為20nm左右。后將TiC粉末組裝成鋰電池測(cè)試了其電化學(xué)性能。結(jié)果顯示，TiC負(fù)極長(zhǎng)循環(huán)過(guò)程呈現(xiàn)先降低，后升高，再衰減的變化趨勢(shì)。這種放電比容量的變化可能由于包裹在TiC負(fù)極顆粒外層的包裹物對(duì)負(fù)極顆粒的分散，這種分散作用使TiC負(fù)極在充放電循環(huán)時(shí)保持了較好的容量性能。在循環(huán)3000次后，TiC負(fù)極保持了110mAh/g的放電比容量。結(jié)合循環(huán)伏安和循環(huán)倍率曲線變

3、化數(shù)據(jù)，球磨TiC表現(xiàn)了優(yōu)秀的長(zhǎng)循環(huán)性能，是一種理想的鋰電池負(fù)極材料，也可作為高性能負(fù)極的框架材料。
　　采用球磨制備的納米TiC粉末作為T(mén)i源，使用H2O2直接氧化制備了納米銳鈦礦型TiO2。在室溫下，TiC粉末可直接溶解于H2O2溶液中，溶液呈酸性。溶液經(jīng)80oC烘干后，獲得了聚鈦酸草酸配體非晶粉末，通過(guò)微觀形貌觀察，發(fā)現(xiàn)其形貌變化與溶液反應(yīng)時(shí)間有關(guān)。將非晶粉末在350oC以上退火處理后，可以得到形貌可控的銳鈦礦型TiO2納米

4、粉體，粉體顆粒形貌有海綿形、花朵形、毛球形等。此形貌變化取決于氧化反應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短。退火處理至900℃時(shí)，其形貌仍為納米晶。另外，對(duì)TiC粉末溶液直接進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間靜置處理后烘干，可獲得米粒形納米銳鈦礦型TiO2。選取具有不同微觀形貌的TiO2粉末組裝成鋰電池進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試，結(jié)果顯示毛球形貌的銳鈦礦型TiO2的首次放電比容量較高，長(zhǎng)循環(huán)壽命較好。其較好的電化學(xué)性能主要由毛球型TiO2顆粒的納米結(jié)構(gòu)所貢獻(xiàn)。
　　使用單模微波熱合成法制

5、備了SnS2和SnS2@GF復(fù)合負(fù)極材料。制備的產(chǎn)物物相純凈，SnS2形貌呈鱗片狀，尺寸約為10nm。對(duì)SnS2@GF復(fù)合材料進(jìn)行形貌觀察，納米SnS2顆粒在石墨烯泡沫表面分布較為均勻。后進(jìn)行電化學(xué)能測(cè)試，結(jié)果顯示SnS2@GF復(fù)合負(fù)極具有較高的放電比容量和優(yōu)異的長(zhǎng)循環(huán)性能。在電流密度0.1A/g時(shí)，首次循環(huán)時(shí)具有高達(dá)1386.7mAh/g的放電比容量，在循環(huán)500次后，仍能保持818.4mAh/g的可逆容量。這種優(yōu)異的鋰電池性能主要由