鋰離子電池錫銻合金負極制備及性能研究.pdf

1、目前，市場上鋰離子電池采用鈷酸鋰作為正極材料，采用碳為負極材料。商品化的碳材料理論容量372mAh/g。與碳材料相比，Sn、A1等金屬材料具有更高的儲鋰容量，Sn基合金材料是最早也是目前最受重視、研究最廣泛的鋰離子電池材料。但存在著與鋰形成合金時體積膨脹較大導致的電池循環(huán)性能變差的缺點，如何解決該問題成為目前鋰離子二次電池負極材料研究的熱點內(nèi)容之一。
　　本文在詳細評述了鋰離子電池及其負極材料研究進展的基礎上，選取SnSb合金為研

2、究對象，對其合成和改性進行了詳細研究。采用化學還原法制SnSb，研究了合成條件對SnSb結(jié)構(gòu)和電化學性能的影響，討論了合成溫度、干燥時間、還原劑pH值、不同摩爾比對材料性能的影響，優(yōu)化了反應條件。在此基礎上，嘗試了對材料進行摻雜改性。通過X射線衍射(X-Ray Diffraction)分析了合成產(chǎn)物的晶型結(jié)構(gòu)，掃描電鏡(Scanning Electron Microscope)觀察了材料的形貌，通過恒流充放電測試研究了合成材料的比容量和

3、循環(huán)性能，電化學阻抗譜(Electrochemical Impedance Spectroscope)簡單分析了材料的電化學反應機理。
　　研究表明，化學共還原方法制備的SnSb材料具有較好的微觀結(jié)構(gòu)和電化學性能，其第十次充放電容量為330mAh/g(0.1C)。電化學阻抗分析結(jié)果表明，錫銻合金電極過程是典型的電化學和擴散共同控制的特征。且隨著放電電位的降低，阻抗值下降，反應變的越容易，充放電性能越好，隨著循環(huán)次數(shù)的進行，反應會變

4、得容易。同時，嵌鋰態(tài)時在電解液中較不穩(wěn)定，有生成表面膜的趨勢。通過XRD譜圖和充放電測試結(jié)果也顯示，摻MCMB后，SnSb電極材料的穩(wěn)定性得到了提高，所以摻雜后的SnSb電極材料在充放電過程中的不可逆容量損失得以減小，循環(huán)穩(wěn)定性有很大改善，SnSb/MCMB前10次循環(huán)的放電比容量一直保持在220mAh/g左右。同時利用化學還原鎳的方法合成復合材料SnSb/Ni。SEM觀察發(fā)現(xiàn)鎳顆粒尺寸在100nm左右，研究了這種復合材料的的電化學行為