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近年来,高性能的锂离子电池被人们广泛研究,以满足全球范围内的电动汽车及混合动力汽车的发展。目前,传统的商用石墨烯负极材料只有372 mAh g-1的理论容量,所以人们渴望找出一些替代石墨烯的负极材料。SnO2是一种有潜力的锂离子电池负极材料,其成本低,理论比容量高(1494mAhg-1)。但是,由于二氧化锡的容量衰减、首周效率低、倍率性能差,其实用性受限。这些问题主要是二氧化锡在长期的充放电过程中大的体积膨胀(~300%),首周不可逆以及二氧化锡的导电性差引起的。这些问题可以通过提高电导率,引入非晶相和建立纳米结构,使氧化还原反应均匀化,稳定Li20基体中细小的抗断裂Sn沉淀物而得到改善。本论文首先制备了纯的SnO2及碳包覆SnO2(SnO2/C)纳米片阵列,之后通过HCl刻蚀方法来制备多孔碳包覆Sn02-δ(多孔SnO2-C/C)及多孔SnO2纳米片阵列,并将其用于锂离子电池的负极材料。此处合成的多孔结构的SnO2-δ/C纳米片阵列有一层碳膜,且内部有结晶和非晶相,有效的改善结构稳定性,促进锂离子扩散。结果表明,所制备的多孔Sn02-δ/C纳米片电极在0.1 A g-1的电流密度下的可逆比容量为1378.6 mAh g-1。即使在大电流密度2 A g-1下,其电极仍有574.4 mAh g-1的容量。在1 A g-1的大电流密度下,1000次循环后容量保持率为80.5%。而SnO2纳米片阵列在0.1 A g-1下具有较低的可逆比容量1067.3 mAhg-1,在2Ag-1的高电流密度下,它只能提供51.59mAhg-1的低比容量。100次循环后容量保持率只有10.1%。相比于SnO2、SnO2/C及多孔SnO2纳米片阵列,多孔Sn02-δ/C纳米片显示出更大的比容量,高倍率性能和循环稳定性,表明多孔SnO2-δ/C纳米片的多孔结构对于更好的锂离子储存性能是必不可少的。此外,本文以多孔Sn02-δ/C纳米片阵列为正极,LiMn2O4纳米墙阵列为负极组装全电池,其在1Ag-1电流密度下,1000圈之后的容量保持率为77.3%,说明在锂离子电池的实际应用上,多孔Sn02-δ/C纳米片阵列具有较好的实用前景。本文工作介绍了一种巧妙的设计电极材料方法,可以应用于制备其他过渡金属氧化物基复合材料,提高锂离子电池性能。