【摘 要】
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锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、记忆效应小、污染小等优点,被认为是未来存储电能的最有效途径。三维电极是当前锂离子电池领域研究的热点,与传统电极相比,它能为体
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锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、记忆效应小、污染小等优点,被认为是未来存储电能的最有效途径。三维电极是当前锂离子电池领域研究的热点,与传统电极相比,它能为体积膨胀提供充足的空间,增强电子与离子的转移能力,提供更稳定的机械结构等,因此此类电极在电化学测试中表现出更优异的循环稳定性与倍率性能,被众多研究者认为是下一代锂离子电池的理想选择之一。从活性材料出发,设计并构建了多种三维结构电极,作为锂离子电池的负极:通过静电纺丝技术制备了C-Ni3Sn2-Sn、Cu3Sn和N-TiO2纳米纤维,将其均匀涂覆在平面集流体上,构成三维网状结构;同样采用静电纺丝法制备了炭纳米纤维布免粘结剂负极,石墨纸为接收板,煅烧后纳米纤维与石墨纸形成三维网络。C-Ni3Sn2-Sn、Cu3Sn和N-TiO2纳米纤维表面存在的纳米颗粒,在三维结构的基础上进而增大了材料的比表面积,为Li+嵌入和脱出提供了更多的活性位点。上述三维结构电极均表现了较好的电化学性能:三维结构的构筑为Sn基负极在循环过程中的体积膨胀提供了空间,其他金属的引入提高了材料结构的稳定性;炭纳米纤维布自支撑三维负极引入氮元素的掺杂,使其更易于与Li+结合,材料首次放电比容量可达3187 m Ah·g-1;TiO2纳米纤维同样引入N元素的掺杂,增强了TiO2的导电性,并提高了材料对Li+的吸收能,获得了首次放电比容量高达691 m Ah·g-1的N-TiO2负极。
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