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《中南大学》 2004年
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SnO_2基锂离子电池负极材料的研究

何则强  
【摘要】:本论文在详细评述了锂离子电池及相关材料研究进展的基础上,以SnO_2基负极材料为研究对象,围绕材料的比容量、循环性能和倍率性能等主要性能指标,采用非水溶剂溶胶-凝胶法、电沉积法、机械化学法、流变相法、均匀沉淀法等方法制备了SnO_2基负极材料,运用XRD、SEM、IR、BET、ESR、ICP、激光粒度分析以及电化学性能测试等现代分析测试技术对合成材料的表征、电化学性能以及相关机理进行了系统研究。 以SnCl_4和乙二醇为原料,采用溶胶-凝胶工艺制备了纳米SnO_2粉末。讨论了非水溶剂溶胶-凝胶法制备纳米SnO_2的反应原理,研究表明纳米SnO_2的制备包括稳定溶胶的形成、溶胶-凝胶的转化和纳米SnO_2的形成等三个步骤。由于空间位阻作用,乙二醇阻止了Cl~-接近Sn~(4+),从而保证了溶胶的稳定性。乙二醇不仅是一种络合剂(形成聚合网络结构),而且是一种“隔离剂”(在凝胶干燥过程中保持金属氧化物之间的距离,防止金属氧化物之间的团聚)。采用XRD和IR光谱研究了热处理温度对纳米SnO_2结构演变和形貌的影响。研究表明,经500℃热处理4h得到的样品粒度分布均匀,平均粒径在15-20 nm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4小时制备的纳米SnO_2的电化学性能最好:0.1C放电(放电区间为0-2.0V)时,其充电比容量达到为868mAh/g,经30次循环的容量衰减率为0.56%;0.5C放电(放电区间为0-1.0V)时,其可逆容量达到498 mAh/g,经30次循环后的容量衰减率只有0.075%。采用交流阻抗法对纳米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电极交流阻抗谱的等效电路。 首次采用电沉积法直接在铜箔上制备了纳米SnO_2薄膜,得到了SnO_2薄膜的最佳制备工艺。对电沉积法制备纳米SnO_2薄膜的电化学性能进行了研究。经400℃热处理2h得到的SnO_2薄膜电极0.1C、1.0C和2.0C放电时的可逆容量分别达到798mAh/g、630 mAh/g和550 mAh/g,0.1C放电时50次循环后的容量保持在773mAh/g以上,容量保持率达到为97%。这些数据表明电沉积法制备的纳米SnO_2薄膜具有较高的电化学容量、良好的循环寿命和倍率性能。 首次采用机械化学法和流变相法制备了SnO_2基复合氧化物材料,并对其结构、形貌和电化学性能进行了比较研究。采用机械化学法制备的复合材料可逆容
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TM912

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 李利淼;纳米材料的合成及其在电化学传感和锂离子电池中的应用[D];湖南大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 薛寒明;锂离子电池负极材料SnO_2的制备及其电化学性能研究[D];燕山大学;2011年
2 阮丁山;SnO_2基复合材料的制备及锂电性能研究[D];天津大学;2012年
3 刘继强;锡基氧化物锂离子电池负极材料的研究[D];浙江大学;2007年
4 李雅琳;锂离子电池负极材料纳米SnO_2的研究[D];湖南大学;2007年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 郭华军;锂离子电池炭负极材料的制备与性能及应用研究[D];中南大学;2001年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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4 刘小兵;成旦红;徐伟一;郁祖湛;;Ni-P-WC复合电极析氢电催化性能的研究Ⅱ一表面形貌、晶体结构与稳定性研究[A];2004年全国电子电镀学术研讨会论文集[C];2004年
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9 王金相;周楠;赵铮;王小绪;杭逸夫;;爆炸载荷下纳米晶铜晶粒度分布及影响因素研究[A];第六届全国爆炸力学实验技术学术会议论文集[C];2010年
10 李春霞;李立平;酒金婷;王柏华;;纳米粒子的表面改性研究进展[A];第二届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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10 徐耀兵;中间盐法石煤灰渣酸浸提钒工艺的试验研究[D];浙江大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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9 谭鑫鑫;稀土离子掺杂纳米晶ZrO_2-Al_2O_3复合粉体的制备及发光性质的研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
10 甘自保;贵金属及其合金/碳纳米管复合材料的制备与表征[D];哈尔滨师范大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 郭华军;锂离子电池炭负极材料的制备与性能及应用研究[D];中南大学;2001年
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3 梁英;锡基负极材料的制备及电化学吸脱锂性质[D];华中师范大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 刘继强;锡基氧化物锂离子电池负极材料的研究[D];浙江大学;2007年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前6条
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中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
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中国重要报纸全文数据库 前10条
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5 新疆昊鑫锂盐开发有限公司 阿合买提·依明;锂离子电池正、负极材料研究进展简述[N];新疆科技报(汉);2008年
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7 郝刚;低温镍氢电池研制成功[N];中国有色金属报;2006年
8 记者解广军;北汽集团投资鸡西的锂离子动力电池负极材料及石墨深加工项目奠基[N];鸡西日报;2011年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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8 高鹏飞;锂离子电池硅基复合负极材料的制备及电化学研究[D];上海交通大学;2013年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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5 张盛强;从镍氢电池废弃负极材料中综合回收有价金属的研究[D];兰州理工大学;2011年
6 王崇;锂二次电池泡沫金属锂负极研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
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9 吴来磊;表面复合处理对AB_5型贮氢合金结构和电化学性能的影响[D];燕山大学;2004年
10 李桂峰;锂离子电池负极固体电解质膜及负极材料相关性质的研究[D];河南大学;2001年
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