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商品化的锂离子电池负极材料为石墨化碳材料,其理论比容量为372mAh/g,金属Sn作为负极材料时,理论比容量为992mAh/g。但金属Sn在电池充放电过程中,存在体积膨胀,颗粒聚集等问题。为了解决这些问题,将纳米级金属锡或锡氧化物分散到碳基体中,缓解了锡基负极材料在电池充放电过程中的体积效应,是目前的研究热点。 本论文通过将果糖和锡盐混合溶解后,在溶液中利用果糖的聚合反应,将锡盐均匀分散到逐步聚合的果糖高分子溶胶中,再经过进一步地脱水碳化,制得锡碳复合材料。本论文采用XRD,TG,BET, SEM,TEM等测试手段对材料的微观结构与形貌进行了表征,采用循环伏安法(CV)、恒流充放电测试手段,考察了不同的果糖与锡盐的比例,不同碳化温度下,对所得锡碳复合材料的结构与其电化学性能的影响,同时考察了添加聚丙烯酸、盐酸、醋酸等酸性络合剂的效果。 1、锡碳复合材料的制备:以果糖为聚合物单体,采用溶剂凝胶法,制备出了锡-碳复合材料,其中锡或氧化锡粒子为纳米级,大约10nm左右,高度分散在碳基体中,从而表现出良好的电化学性能。其中,当果糖与SnCl2·2H2O质量比为1∶1时,所得锡碳复合材料在150次循环之后仍保持在334.2mAh/g,容量保持率为91.8%,表明碳基体对金属锡的体积膨胀起到了良好的缓冲作用。 2、酸性络合剂对锡碳复合材料的影响:本文采用盐酸、醋酸和聚丙烯酸作为酸性络合剂,采用上述相同的方法,选取优化的实验条件,制备出了锂离子电池负极锡碳复合材料。并通过XRD、SEM、电池充放电测试手段等,考察了酸性络合剂的对合成材料的影响。其中以聚丙烯酸为络合剂合成出的锡碳复合材料首次可逆容量为571.3mAh/g,20次循环之后容量保持率为71.3%。