【摘 要】
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锂离子电池由于具有众多优点而被广泛应用于日常生活中。电极材料是影响锂离子电池性能的关键因素之一。过渡金属氧化物作为非常有前景的负极材料被越来越多的人所研究。其中,MnO2具有理论比容量高(1232 mAh·g-1)、储量丰富、环境友好等众多优点。另外,SnO2同样具有较高的理论比容量(790 mAh·g-1)以及优于MnO2的导电能力。众多科研人员将二者进行复合,利用协同作用来获取良好的电化学性能
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锂离子电池由于具有众多优点而被广泛应用于日常生活中。电极材料是影响锂离子电池性能的关键因素之一。过渡金属氧化物作为非常有前景的负极材料被越来越多的人所研究。其中,MnO2具有理论比容量高(1232 mAh·g-1)、储量丰富、环境友好等众多优点。另外,SnO2同样具有较高的理论比容量(790 mAh·g-1)以及优于MnO2的导电能力。众多科研人员将二者进行复合,利用协同作用来获取良好的电化学性能。但由于两者较差的导电能力以及在充放电过程中体积变化大的缺陷,导致其电化学性能不佳。因此,本文首先制备了 MnO2/SnO2复合材料,而后对其进行改性。对MnO2/SnO2分别进行了 F-离子掺杂以及复合聚吡咯（PPy）的改性处理,获得了 MnO2/F-SnO2以及MnO2/SnO2/PPy复合材料。主要研究工作如下:（1）以高锰酸钾（KMnO4）为原料,通过水热法制备了 α-MnO2纳米管基体,再通过溶胶凝胶法将SnO2纳米颗粒生长在α-MnO2纳米管表面,形成MnO2/SnO2复合材料。α-MnO2的一维管状结构为锂离子提供了良好的扩散通道,并且缓冲了其自身以及SnO2体积变化产生的应力。另外,SnO2与MnO2形成异质结构,增强了导电能力。在两者的协同作用下,复合材料获得了良好的电化学性能。M/15S（Sn/Mn的摩尔比为15%）在小电流密度(200 mA·g-1)下循环50圈后,能够释放出227.50 mAh·g-1的可逆比容量。M/15S在大电流密度(1000 mA·g-1)下循环300圈后,可逆比容量能够维持在125.80 mAh·g-1。（2）以SnF2为掺杂试剂,采用溶胶凝胶法将F-离子掺杂的SnO2纳米颗粒生长于α-MnO2纳米管表面。F-离子掺杂的SnO2提升了复合材料的导电能力以及耐腐蚀能力,并且F-SnO2在一定程度上抑制了 MnO2的体积膨胀。MnO2/F-SnO2的一维管状结构为锂离子提供了快速扩散通道。M/15S-1.3F（F/Sn的摩尔比为130%）在小电流密度(200 mA·g-1)下循环50圈后能够释放出391.70 mAh·g-1的可逆比容量。M/15S-1.3F在大电流密度(1000 mA·g-1)循环500圈后能够提供出183.40 mAh·g-1的剩余比容量。F-离子的掺杂对MnO2/SnO2电化学性能的提升起到了积极的作用。（3）采用低温原位聚合法,制备了 MnO2/SnO2/PPy复合材料。M/15S/P-7复合材料是将80 μL吡咯（Py）单体在（NH4）2S2O8和FeCl3·6H2O的共同氧化作用下聚合在MnO2/SnO2表面上获得的。在确保聚吡咯（PPy）包覆层具有良好稳定性的同时,又对其进行了 Cl-离子掺杂以提升导电能力。聚吡咯（PPy）有效缓解了MnO2和SnO2的体积变化产生的应力,同时抑制了MnO2和SnO2在电解液中的溶解。M/15S/P-7在小电流密度(200 mA·g-1)下循环500个周期后,能够释放出371.50 mAh·g-1的可逆比容量。M/15S/P-7在大电流密度(1000 mA·g-1)下循环800个周期后,依旧能释放出212.50 mAh·g-1的可逆比容量。聚吡咯（PPy）包裹层有效提升了MnO2/SnO2的电化学性。
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