论文部分内容阅读
锂离子电池在现代电子设备和电动汽车中有着广泛的应用,是目前的研究热点之一。虽然石墨被广泛用作商业锂离子电池中的负极材料,但其较低的理论容量限制了它在高容量器件中的应用。SnO2理论容量高达782 m Ah/g,被认为是下一代锂离子电池理想的负极材料之一。然而传统的SnO2负极材料在嵌锂/脱锂过程中体积膨胀率高达300%,导致电极粉碎严重并且容量衰减剧烈,同时,低的电导率导致其倍率性能较差,在循环过程中不断形成固体电解质界面SEI膜,导致循环性能差。为解决上述问题,一种方法是制备纳米结构的SnO2,另一种方法是引入不同的纳米颗粒以形成纳米复合材料缓解体积膨胀带来的容量衰减和稳定性下降的问题。基于此,本文通过水热法制备了SnO2纳米颗粒与纳米线,然后分别对SnO2纳米颗粒进行C包覆改性,对SnO2纳米线进行Co掺杂改性,通过SEM、TEM、XRD以及电化学测试分析了其微观形貌、物相以及电化学性能,研究了形貌和物相对电化学性能的影响。首先采用水热法分别制备了SnO2纳米颗粒与纳米线,对其进行纳米结构改性,然后分别通过SEM、TEM、XRD以及电化学测试分析了其微观形貌、物相以及电化学性能。结果表明,SnO2纳米颗粒首次放电比容量高达680 m Ah/g,但是随后急剧衰减,在20次循环以后,放电比容量仅余205 m Ah/g,容量保持率只有30.14%。而SnO2纳米线其首次放电比容量为257 m Ah/g,20次循环后,其放电比容量为203 m Ah/g,容量保持率高达78.98%。说明SnO2纳米颗粒的循环稳定性有待进一步改善,而SnO2纳米线则需要提高放电比容量。在上述基础上,采用稳定的C材料包覆改性SnO2纳米颗粒,用水热法制备了SnO2@C纳米复合材料。与纯SnO2纳米颗粒相比,SnO2@C纳米复合材料显示出良好的循环稳定性和较高的放电比容量,首次放电比容量高达1150 m Ah/g,在20次循环以后,放电比容量依然维持在453 m Ah/g左右,比纯SnO2纳米颗粒材料的放电比容量高253 m Ah/g。容量保持率为39.39%,高于纯SnO2纳米颗粒。最后采用二次水热法制备了SnO2/Co CO3纳米复合材料,利用Co基材料高容量提高SnO2纳米线放电比容量。SnO2/Co CO3纳米复合材料首次放电高达1608m Ah/g,20次循环以后,其放电比容量为623 m Ah/g,比纯SnO2纳米线20次以后的放电比容量高420 m Ah/g。