金屬間化合物的電化學(xué)吸放鋰性能研究.pdf

1、開發(fā)高容量、高循環(huán)穩(wěn)定性的負(fù)極材料以取代傳統(tǒng)的碳材料成為近年來鋰離子電池研究的熱點(diǎn)之一。本文旨在探索高容量的新型金屬間化合物負(fù)極材料，并采用納米技術(shù)和復(fù)合技術(shù)來改善它們的循環(huán)穩(wěn)定性。 以SnCl2·2H2O和NiCl2·6H2O為原料，以NaBH4為還原劑，采用溶劑熱法合成納米Ni3Sn2。XRD結(jié)果表明，在Ni3Sn2的形成過程中，在150℃下形成的產(chǎn)物中所含有的單質(zhì)Sn起到了中間體的作用，在240℃反應(yīng)24h合成了單相的Ni

2、3Sn2。SEM結(jié)果表明，合成的單相Ni3Sn2晶粒大小為30-50nm。納米Ni3Sn2的首次充放電容量為386/136mAhg-1，且20次循環(huán)后，容量衰減較快。采用非原位XRD測試探討了其低容量及容量快速衰減的原因。研究結(jié)果表明，在嵌鋰過程中，單相Ni3Sn2會(huì)分解為單質(zhì)Ni和Sn，其中Sn可以與鋰離子反應(yīng)形成Li-Sn合金，但是單質(zhì)Ni會(huì)包覆在顆粒的表面形成一層鈍化膜，阻止了Sn與鋰離子進(jìn)一步反應(yīng)。在脫鋰過程中，單質(zhì)Ni和和脫鋰

3、后的單質(zhì)Sn化合重新生成原始相Ni3Sn2。探討了退火處理對于納米Ni3Sn2的電化學(xué)性能的影響，研究表明，退火后納米Ni3Sn2的晶化程度更高，并且表現(xiàn)出更好的循環(huán)穩(wěn)定性。 以FeCl3·6H2O和SbCl3為原料，以NaBH4為還原劑，采用溶劑熱法合成了FeSb2納米棒。XRD結(jié)果表明，在250℃反應(yīng)72h合成了單相的FeSb2。TEM和HRTEM結(jié)果表明，合成的FeSb2是直徑為20-40nm，長度為0.2-1μm的納米棒

4、。FeSb2納米棒的首次充放電容量為543/854mAhg-1，經(jīng)過10次循環(huán)后，可逆容量保持在353mAhg-1，是首次可逆容量的65％。雖然首次庫侖效率僅64％，但經(jīng)過10次循環(huán)后基本穩(wěn)定在90％，表現(xiàn)出較高的容量和良好的循環(huán)穩(wěn)定性。非原位TEM結(jié)果表示，循環(huán)后的FeSb2納米棒大部分逐漸粉化斷裂。 以BiCl3和Te為原料，以NaBH4為還原劑，采用溶劑熱法合成Bi2Te3納米顆粒以及Bi2Te3納米顆粒與多壁納米碳管的復(fù)

5、合材料。XRD結(jié)果表明，在150℃反應(yīng)24h合成了單相的Bi2Te3以及Bi2Te3/MWNTs復(fù)合材料。SEM結(jié)果表明合成的Bi2Te3為細(xì)小晶粒堆砌的片狀結(jié)構(gòu)。此外，Bi2Te3/MWNTs復(fù)合材料中Bi2Te3與MWNTs形成微觀纏繞結(jié)構(gòu)。Bi2Te3納米顆粒的容量較低，通過改變充電的截止電壓來可以抑制相應(yīng)的電化學(xué)反應(yīng)，從而有效提高電極的循環(huán)穩(wěn)定性。Bi2Te3/MWNTs復(fù)合材料與Bi2Te3納米顆粒相比表現(xiàn)出更好的循環(huán)穩(wěn)定性。

6、 以SnCl2·2H2O、SbCl3和BiCl3為原料，以NaBH4為還原劑，采用低溫濕化學(xué)法分別合成了單質(zhì)Sn、Sb和Bi以及復(fù)合材料Sn/MWNTs、Sb/MWNTs和Bi/MWNTs。XRD結(jié)果表明，在65℃反應(yīng)12h合成了各種目標(biāo)產(chǎn)物。SEM結(jié)果表明，合成的復(fù)合材料中單質(zhì)與MWNTs均形成微觀纏繞結(jié)構(gòu)。其中Sb和Sb/MWNTs的容量對比表明，復(fù)合化是提高電池容量和循環(huán)穩(wěn)定性的有效途徑。非原位TEM測試表明，金屬基負(fù)極材