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《哈尔滨工程大学》 2007年
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锂离子电池氧化锡基负极材料的研究

韩文伟  
【摘要】: 本文首先概述了锂离子电池及其负极材料的研究进展情况。在此基础上,以SnO_2基负极材料为研究对象,围绕比容量、循环性能和倍率性能等主要性能指标,采用溶胶-凝胶法、均匀沉淀法制备了SnO_2基负极材料,运用XRD、TEM、IR等分析测试技术对合成材料进行了结构形貌表征、运用电化学测试手段对材料电化学性能以及相关机理进行了系统研究。 以SnCl_4·5H_2O和氨水为原料,采用溶胶-凝胶法制备了纳米SnO_2粉末。讨论了溶胶-凝胶法工艺制备纳米SnO_2粉末的反应原理。研究表明,经500℃热处理6h得到的样品粒度分布均匀,平均粒径在10-15nm之间。 对纳米SnO_2粉末的电化学测试发现:热处理温度、充放电截止电压、电流密度以及粉末粒度大小对SnO_2电极的电化学性能具有较大的影响。500℃热处理6h制备的纳米SnO_2的电化学性能最好:0.1C放电(放电区间为0~2.0V)时,其放电比容量达到746mAh/g,经25次循环后的容量衰减率为0.77%;0.5C放电(放电区间为0~1.2V)时,其可逆容量达到531mAh/g,经25次循环后的容量衰减率只有0.28%。采用电化学阻抗法对纳米SnO_2电极的界面过程进行了研究,得到了不同荷电状态下SnO_2电极电化学阻抗图谱。 采用均匀沉淀法制备了SnO_2-石墨复合材料,研究了复合材料的表面形貌和电化学性能。结果表明,经600℃热处理6h后的含30%SnO_2的复合材料在电流倍率为0.1C时的首次充放电容量分别为946mAh/g和494mAh/g;经30次循环后的容量保持率达到82%。1.0C和2.0C放电容量占0.1C放电容量的90.5%和82.3%,表明复合材料具有很高的可逆容量、较好的倍率性能和循环寿命。实验表明,SnO_2-石墨复合材料的比容量并不等于单个组分容量的简单加和,说明石墨和SnO_2两个组分之间存在着某种协同作用。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TM912

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