氰膠液相還原法制備三維納米多孔錫基合金及其儲鋰性能研究.pdf

1、錫基合金具有比容量高和安全性好等優(yōu)點，被認為是商業(yè)化鋰離子電池碳負極材料的最理想替代物之一。但是，該類材料存在循環(huán)穩(wěn)定性差以及高倍率充放電性能差這兩個亟待解決的問題，目前還不能滿足交通和儲能等動力電池的需求，這制約了錫基合金在鋰離子動力電池中的實際應用。針對上述問題，本論文提出以錫基氰膠體系為前驅(qū)體，通過液相還原法制備三維納米多孔錫基合金，作為合成鋰離子電池負極材料的新方法。利用三維納米多孔結(jié)構(gòu)改善錫基合金的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率特性，在此基

2、礎(chǔ)上，通過合金組分設(shè)計以及包覆碳等改性途徑進一步調(diào)控并優(yōu)化其儲鋰性能，以此獲得可用于鋰離子動力電池負極的高性能錫基合金，并揭示其相關(guān)的物理化學機制。
　　(1)采用Sn(Ⅳ)-Ni(Ⅱ)氰膠作為前驅(qū)體，通過液相還原過程制備出三維納米多孔Sn-Ni合金。相比于Sn-Ni合金顆粒，三維納米多孔Sn-Ni合金表現(xiàn)出了較好的儲鋰性能。例如，在100mA g-1的電流密度下經(jīng)過100次循環(huán)，三維納米多孔Sn-Ni合金的可逆比容量保持在219

3、.4mAh g-1，遠高于Sn-Ni合金顆粒(10.8mAh g-1)。
　　(2)采用Sn(Ⅳ)-In(Ⅲ)-Ni(Ⅱ)-Co(Ⅲ)氰膠作為前驅(qū)體，通過液相還原過程制備出三維納米多孔Sn-In-Ni合金。相比于Sn-Ni二元合金和金屬In，三維納米多孔Sn-In-Ni三元合金表現(xiàn)出了較高的可逆容量、較好的循環(huán)性能和較高的倍率性能。例如，在100mA g-1的電流密度下經(jīng)過200次循環(huán)，三維納米多孔Sn-In-Ni三元合金的可逆比

4、容量仍高達617.7mA h g-1，遠高于Sn-Ni二元合金(160.0mA h g-1)和金屬In(25.8mAh g-1)以及商業(yè)化石墨的理論比容量(372mAh g-1）。
　　(3)采用原位包覆碳黑的Sn(Ⅳ)-Ni(Ⅱ)氰膠(CB@Sn(Ⅳ)-Ni(Ⅱ)氰膠）為前驅(qū)體，通過液相還原過程制備出原位包覆碳黑的三維納米多孔Sn-Ni合金(CB@Sn-Ni合金)。相比于未包覆碳黑的Sn-Ni合金，三維納米多孔CB@Sn-Ni合