二氧化锡纳米复合材料的制备及其锂离子电池性能研究

admin · 发表于 2022-7-26 09:18:11

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随着社会的快速发展，人们对清洁高效能源的需求量越来越大。传统的能源技术有其固有的缺陷，如不可再生性和污染环境等题目，因此，人们迫切需求新型能源。在众多新能源技术中，锂离子电池由于其高电压、高比能、无环境污染等特性，得到了广泛的应用。二氧化锡作为锂离子电池负极材料能与锂形成高达Li22Sn4的锡锂合金，理论比容量为782 mAh/g, 是现在商业用锂离子电池负极材料石墨比容量的两倍。虽然二氧化锡具有以上优势，但迄今为止这类材料仍没有实用化，其主要原因是在锂离子嵌入和脱出的过程中，二氧化锡电极材料的结构和体积都会发生变化，膨胀导致材料团聚，缩小导致材料粉碎，结构被破坏，活性接触点减少，从而导致电极材料循环性能下降。本文通过水热法合成了碳复合二氧化锡纳米多晶微球和三氧化二铁包覆二氧化锡纳米多晶微球。通过X射线衍射分析，扫描电镜，透射电镜，能谱，热重等测试方法对其进行了分析，讨论了合成过程和形成机理，并对其进行了锂离子电池测试。经过复合后的二氧化锡纳米材料可以克服二氧化锡作为锂离子电池负极材料的缺点。一方面二氧化锡纳米多晶电极材料的颗粒尺寸较小，其具有离子扩散路径短，比表面积大及塑性高等特点，可以减缓材料的体积效应；另一方面将二氧化锡材料与其他体积效应小的材料复合，可以有效地阻止由于二氧化锡充放电过程中体积变化而导致的材料结构被破坏。因此，碳复合二氧化锡纳米多晶微球和三氧化二铁包覆二氧化锡纳米多晶微球作为锂离子电池负极材料，比容量较高，循环稳定性较好。实验结果表明，循环20圈后，其比容量远远高于现在商业用锂离子电池负极材料石墨。该水热合成方法简便易行，合成材料价格低廉，绿色环保。

二氧化锡纳米复合材料的制备及其锂离子电池性能研究

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