【摘 要】
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锑基材料作为储能电极材料,具有理论容量高、安全性好以及充放电平台适中等优势,被视为一种很有潜力的电极材料。然而,在已有的报道中,要得到性能良好的锑基材料,通常要使用
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锑基材料作为储能电极材料,具有理论容量高、安全性好以及充放电平台适中等优势,被视为一种很有潜力的电极材料。然而,在已有的报道中,要得到性能良好的锑基材料,通常要使用高能耗的磁控溅射、微波合成、高温煅烧等手段,致使能耗较高、条件苛刻,制备过程复杂,影响其实际应用。相比之下,氯氧化锑作为锑基材料的一个重要分支,其合成方法简单,阻燃性能优异,将其作为锂/钠离子电池电极材料,可降低成本,提高安全性能。因此,本学位论文旨在采用简单易行的方法,合成具有微钠结构的氯氧化锑材料,并研究其储锂/钠性能,揭示材料固有特性与电化学性能之间的内在关系,为研制新型高性能储能电极材料及器件奠定一定的理论基础。研究内容归纳如下:1.使用溶剂热法合成了微纳结构Sb405Cl2-CMK-5复合材料,首次将其作为锂离子电池负极,并研究其电化学性能。在800 mA g-1的电流密度下,微纳结构Sb405Cl2-CMK-5复合物在循环100圈后,放电容量可稳定保持在406.6 mA hg-1。在相同电流密度下,纯的Sb405Cl2电极材料循环至100圈后,容量已衰减至90.5 mAh g-1。结果表明,这种复合物具有更高的可逆比容量和更好的循环稳定性,其主要原因可能与其微纳结构特性有关:微纳结构材料的多孔性有利于Li+在电极内部中的扩散,提高电解液与电极材料之间的接触,而CMK-5复合既可以改善电极的导电性,又可以提高材料在充放电过程中的稳定性。2.采用简单的一步溶剂热法合成了微米棒状Sb8O11Cl2电极材料,并将其首次应用到钠离子电池负极中,显示出优异的电化学性能。在10 mA g-1的电流密度下,循环20圈后可获得放电容量723.4 mAh g-1,经过40圈循环后,仍可获得放电容量668.0 mAh g-1,容量保持率为92.3%。更重要的是,在30,50,100和200 mA g-1的电流密度下,可依次获得容量为517.4,411.6,247.8和191.2 mAh g-1,当电流密度回到 50 mA g-1时,仍可获得容量366.2 mAh g-1,与相应电流密度下所测得的容量相近,展现出良好的倍率性能和优异的可逆性。基于系列研究结果,进一步探索材料的储钠机理。
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