錫基鋰-鈉離子電池負(fù)極材料的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、鋰離子電池是目前大規(guī)模商業(yè)儲(chǔ)能應(yīng)用的電池技術(shù)，鈉離子電池是非常有潛力的電儲(chǔ)能器件。本文通過(guò)簡(jiǎn)單的方法制備了CuSn(OH)6亞微球產(chǎn)物，并通過(guò)不同的處理方法制備了四種錫基電池負(fù)極材料，分別是CuSnO3、CuSnO3@C、Cu3Sn/SnO、Cu3Sn/SnO@G四種電極材料。分別以上述四種材料作為鋰離子電池和鈉離子電池的負(fù)極材料，進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試，并做了對(duì)比。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴CuSn(OH)6在空氣氣氛下，350℃

2、的高溫爐中進(jìn)行煅燒，就可以得到CuSnO3材料，以該材料作為電池的負(fù)極材料，研究其電化學(xué)性能。錫氧化物因其具備比較高的比容量，幾乎是石墨比容量的兩倍，受到大量關(guān)注，作為鋰離子電池負(fù)極材料具有非常好的前景。但是本文中的研究發(fā)現(xiàn)，該材料的循環(huán)性能較差，主要原因是，材料在充放電的反應(yīng)過(guò)程中，存在嚴(yán)重的體積膨脹，導(dǎo)致材料遭到破壞，比容量降低。⑵通過(guò)高溫煅燒的方法，得到了CuSnO3@C電極材料。CuSnO3@C作為電池的負(fù)極材料無(wú)論是循環(huán)穩(wěn)定性

3、還是倍率性能都比CuSnO3材料有明顯提高。原因是，在材料表面包覆了一層碳結(jié)構(gòu)，可以提高電子的轉(zhuǎn)移速度，從而提高了材料的導(dǎo)電性。另外，包覆碳層可以有效防止活性材料的聚合及充放電過(guò)程中的體積膨脹。所以該材料表現(xiàn)出了比較好的循環(huán)性能和倍率性能。⑶通過(guò)對(duì)CuSn(OH)6還原，得到了Cu3Sn/SnO材料，該材料作為鋰離子電池負(fù)極材料，性能一般，但是作為鈉離子電池表現(xiàn)出了較好的電化學(xué)性能。主要原因是SnO在充放電過(guò)程中，可以生成Li2O或者N

4、a2O，起到緩沖作用，提高材料的可逆比容量；Cu3Sn成分中，銅的存在可以提高材料的導(dǎo)電性，還可以對(duì)材料起到支撐作用，有效地抑制充放電反應(yīng)過(guò)程中的體積膨脹。⑷成功制備出了無(wú)需加入導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑的Cu3Sn/SnO@G電極材料，并研究了其分別作為鋰離子電池負(fù)極材料和鈉離子電池負(fù)極的電化學(xué)性能。結(jié)果表明，石墨烯夾層結(jié)構(gòu)可以有效提高材料的循環(huán)性能，原因是石墨烯層狀結(jié)構(gòu)可以提高反應(yīng)過(guò)程中的電子傳遞速度，提高材料的導(dǎo)電性，石墨烯夾層結(jié)構(gòu)可以有效抑