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《湖南工业大学》 2018年
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锂离子电池Sb_2O_3负极材料的制备及其性能研究

谭玉明  
【摘要】:近年来,锂离子电池被广泛用于移动设备、电动汽车和航天航空等设备动力系统的重要部分。Sb_2O_3因其具有较高的理论比容量,是具有重要应用前景的锂离子负极材料。然而,Sb_2O_3在脱嵌锂过程中因存在体积膨胀大,使其迅速粉化,造成循环稳定性差,使其应用范围受到限制。本研究采用溶剂热法或直接沉淀法制备了Sb_2O_3锂离子电池负极材料,在控制Sb_2O_3的形貌结构的基础上,再将其与碳材料(CNTs和石墨烯)复合,以期提高其电化学性能及循环稳定性。采用XRD、SEM、TEM、CV、GSCD、EIS等手段对材料的晶体结构、形貌以及电化学性能进行了表征。主要研究研究结果如下:首先,采用溶剂热法制备Sb_2O_3材料,探讨了制备条件对Sb_2O_3形貌结构、电化学性能的影响。研究发现,当三氯化锑为8 mmol,氨水的量为2.5mL,添加1 g PVA时,获得的圆饼状结构Sb_2O_3的电化学性能最好,在20mA/g下其首次充电容量可达348.24 mAh/g,首次库伦效率为65.28%,经循环40次后,容量为201.59 mAh/g;在100 mA/g下容量为232.42 mAh/g。其次,采用直接沉淀法制备Sb_2O_3材料,探索了制备条件对Sb_2O_3形貌结构、电化学性能的影响。测试结果显示,当三氯化锑为5 mmol、2-甲基咪唑为20 mmol时,反应温度为30 ~oC,反应时间为24 h,时,得到均匀的银耳球状结构的Sb_2O_3。该结构具有良好的电化学性能,在20 mA/g下首次充电容量可达446.29 mAh/g,放电容量为724.04 mAh/g,循环50次后容量维持274.46 mAh/g,在100 mA/g下容量为234.69 mAh/g。最后,将上述两种方法制得的Sb_2O_3与碳材料进行复合,比较了复合后两种材料对电化学性能的影响。研究结果表明,Sb_2O_3复合CNTs较复合石墨烯得到的材料具有更好的电化学性能,特别是采用沉淀法制备的Sb_2O_3-CNTs首次充电容量高达1080.42 mAh/g,在循环50次后容量保持率为67.28%。对比两种制备方法发现,直接沉淀法较溶剂热法获得的Sb_2O_3材料的纯度高,粒径分布均匀,无团聚现象且性能良好,且操作更简单,反应易于控制,重复性好。
【学位授予单位】:湖南工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TM912;TQ135.31

【参考文献】
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