鍍鎳碳納米管的制備及其在鋰離子電池錫基負(fù)極中的應(yīng)用.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、鋰離子電池具有出眾的性能,是近年來新能源行業(yè)研究的熱點(diǎn),目前商業(yè)化的鋰離子電池,其負(fù)極材料主要為碳材料,但碳材料的理論比容量為372 mAh/g,不能滿足社會對大容量可移動電源不斷增長的需求。錫負(fù)極材料的理論比容量達(dá)到了993 mAh/g,是石墨負(fù)極比容量的三倍。但是,錫負(fù)極材料在充放電過程中會產(chǎn)生較大的體積膨脹,導(dǎo)致材料粉化脫落甚至失效。為解決這一問題,本文將經(jīng)過化學(xué)鍍鎳的碳納米管(CNTs/Ni)引入錫薄膜材料,制備了錫-碳納米管/

2、鎳-銅(Sn-CNTs/Ni-Cu,簡稱為SCNC)復(fù)合電極材料,有效抑制電極的體積變化,達(dá)到提高錫基負(fù)極材料的比容量、改善其循環(huán)性能的目的。主要研究內(nèi)容及成果如下:
  (1)為了提高CNTs與鍍層的結(jié)合力,并在鍍層中引入鎳元素,通過在CNTs表面化學(xué)鍍鎳的方法制備了CNTs/Ni粉體材料。研究了化學(xué)鍍參數(shù)對鍍層質(zhì)量的影響,實(shí)驗(yàn)表明,在pH=8.7、溫度為20℃的條件下施鍍90 min能得到較好的效果;在500℃的溫度下熱處理6

3、 h,對鍍層的優(yōu)化效果最好。通過SEM、EDS、XRD分析對材料的成分及結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,SEM照片顯示,鎳以顆粒狀均勻沉積在碳納米管表面,呈均勻分散的顆粒狀。XRD分析表明CNTs/Ni粉體材料主要存在碳和鎳的衍射峰,材料中約含有22.22%的鎳元素,71.54%的碳元素。
  (2)為了提高錫負(fù)極的循環(huán)性能,設(shè)計(jì)制備了SCNC一體化復(fù)合電極材料,并對其電化學(xué)性能進(jìn)行分析。以銅片為基底,利用復(fù)合電沉積的方式在其表面同時(shí)鍍覆Sn和CN

4、Ts/Ni,制備Sn-CNTs/Ni復(fù)合電極材料。SEM照片顯示電極表面形貌不規(guī)則,存在較大的錫顆粒,碳納米管埋嵌在鍍層中,經(jīng)熱處理后形成的SCNC電極的鍍層表面晶粒變小。XRD結(jié)果表明材料成分主要為來自基底的Cu、活性材料Sn、碳納米管及Ni元素。在熱處理后,電極中形成了Cu6Sn5等二元合金、CuNi2Sn等三元合金。
  (3)對SCNC電極進(jìn)行電化學(xué)性能測試,結(jié)果表明,電極的首次不可逆容量較大,但經(jīng)首次循環(huán)后容量基本穩(wěn)定。

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