錫基鋰-鈉離子電池負極材料的制備及其電化學性能研究.pdf

1、鋰離子電池是目前大規(guī)模商業(yè)儲能應用的電池技術，鈉離子電池是非常有潛力的電儲能器件。本文通過簡單的方法制備了CuSn(OH)6亞微球產(chǎn)物，并通過不同的處理方法制備了四種錫基電池負極材料，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極材料，進行電化學性能測試，并做了對比。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴CuSn(OH)6在空氣氣氛下，350℃

2、的高溫爐中進行煅燒，就可以得到CuSnO3材料，以該材料作為電池的負極材料，研究其電化學性能。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，受到大量關注，作為鋰離子電池負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過程中，存在嚴重的體積膨脹，導致材料遭到破壞，比容量降低。⑵通過高溫煅燒的方法，得到了CuSnO3@C電極材料。CuSnO3@C作為電池的負極材料無論是循環(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構，可以提高電子的轉移速度，從而提高了材料的導電性。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通過對CuSn(OH)6還原，得到了Cu3Sn/SnO材料，該材料作為鋰離子電池負極材料，性能一般，但是作為鈉離子電池表現(xiàn)出了較好的電化學性能。主要原因是SnO在充放電過程中，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電性，還可以對材料起到支撐作用，有效地抑制充放電反應過程中的體積膨脹。⑷成功制備出了無需加入導電劑和粘結劑的Cu3Sn/SnO@G電極材料，并研究了其分別作為鋰離子電池負極材料和鈉離子電池負極的電化學性能。結果表明，石墨烯夾層結構可以有效提高材料的循環(huán)性能，原因是石墨烯層狀結構可以提高反應過程中的電子傳遞速度，提高材料的導電性，石墨烯夾層結構可以有效抑