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《燕山大学》 2011年
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锂离子电池负极材料SnO_2的制备及其电化学性能研究

薛寒明  
【摘要】:二氧化锡被视为具有发展潜力的新型锂离子电池负极材料之一,但由于在循环过程中容量衰减较快,成为其应用推广的瓶颈。而材料的纳米化和功能化是解决这一问题的有效方法。 结合溶剂热法和模板法合成了SnO_2负极材料。采用XRD、FE-SEM、BET、FT-IR、UV-Vis及恒电流充放电和交流阻抗测试方法对材料的结构和电化学性能进行了研究,系统探讨了不同反应温度、反应时间、碳含量、反应溶剂、碳源以及Ni~(2+)掺杂和碳复合对其微观结构、首次充放电性能和循环性能的影响,确定了最佳制备工艺条件、Ni~(2+)掺杂量及碳复合量。 以葡萄糖:四氯化锡=20 mmol:8 mmol为原料,在水:乙醇=20 mL:50 mL的溶剂体系中,于溶剂热条件下180℃恒温反应24 h,得到SnO_2/C前驱体,在空气气氛中550℃焙烧5 h制备出SnO_2材料。制得的材料为纯净的四方晶系金红石型,由零维球形纳米颗粒集合形成几何结构完整的三维多孔球体,比表面积为36.41 m~2/g,平均BJH孔径和孔容分别为15.8 nm和0.211 cm~3/g。 SnO_2三维多孔球体在0.1C倍率下充放电,首次放电比容量高达896.1 mAh/g,经过50次循环,容量保持率为39.76%,且从第4次循环开始,库仑效率均保持在90%以上;电流倍率为0.5C时,SnO_2的首次放电比容量达到628.1 mAh/g,经过30次循环,容量保持率为66.98%,三维多孔球体结构使材料具有良好的可逆性、循环性能及倍率性能。以0.2C倍率充放电,SnO_2掺杂7 mol%Ni~(2+)时,经过50次循环,容量保持率为52.85%;SnO_2复合无定形碳,C含量为50 wt.%时,经过50次循环,容量保持率为69.22%,掺杂和复合改性有利于提高材料的循环稳定性。
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TM912.9

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【参考文献】
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