【摘 要】
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锡基材料因其高比容量和中等锂化电位引起了广泛的关注,但其在锂化过程中经历的大体积变化会导致颗粒粉化进而导致容量下降和寿命缩短。研究表明,用多孔碳材料作为结构缓冲不仅可以降低机械应力,还能缩短Li+的扩散距离,从而提高锡基材料的电化学性能。在多种碳前驱体中,金属-有机框架（MOFs）是一种新型的多孔晶体材料,由MOFs衍生的碳材料具有比表面积大,孔隙率高等优点。但是MOFs复合材料的制备工艺过于复杂
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锡基材料因其高比容量和中等锂化电位引起了广泛的关注,但其在锂化过程中经历的大体积变化会导致颗粒粉化进而导致容量下降和寿命缩短。研究表明,用多孔碳材料作为结构缓冲不仅可以降低机械应力,还能缩短Li+的扩散距离,从而提高锡基材料的电化学性能。在多种碳前驱体中,金属-有机框架（MOFs）是一种新型的多孔晶体材料,由MOFs衍生的碳材料具有比表面积大,孔隙率高等优点。但是MOFs复合材料的制备工艺过于复杂,这带来巨大的能源消耗和成本压力,为此,本文采用三种合成路线:化学镀方法、机械球磨法、溶剂热法,制备出了不同形态的MOFs衍生多孔碳/锡基复合材料,并对这些材料的微观形貌及电化学性能进行了分析,以寻找可低成本、大批量生产高性能碳/锡基锂离子电池负极材料的工艺路线。本文主要研究工作如下:（1）使用化学镀方法合成了SnO2/C复合材料。对ZIF-8衍生多孔碳的最优热解温度、化学镀工艺参数及镀覆次数进行了系统研究,对比分析确定了最优合成方案。与商业Sn O2相比,Sn O2/C复合材料的电化学性能明显提高,分析认为这与多孔碳基体在充放电过程中缓解了Sn O2的体积膨胀有关。（2）基于高能机械球磨法及随后的热处理制备了ZIF-8衍生碳包覆锡材料。系统研究了球磨时间、金属前驱体与配体的比例、液体辅助研磨剂对产物微观结构和电化学性能的影响。其中球磨90分钟制备的样品表现出最优的循环稳定性,经100次循环后剩余容量仍高达1208 m Ah/g。（3）采用溶剂热法结合煅烧处理制备了ZIF-8衍生的碳/锡复合材料。研究了二次碳源（葡萄糖,尿素,PVP）、溶剂热及煅烧工艺、表面活性剂预处理对产物形貌及性能的影响。研究结果表明,在电流密度为100 m A/g时,SP@C2#复合材料有着63.98%的高初始库伦效率,在100次循环后仍保持在1202 m Ah/g的高容量。（4）综合比较上述几种制备方法,机械球磨法及热处理具有工艺简单、耗时短、适合大批量工业化生产的优点,在锂离子电池负极材料生产中具有潜在的应用前景。
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