氰胶液相还原法制备三维纳米多孔锡基合金及其储锂性能研究

发布时间：2019-06-01 20:11

【摘要】：锡基合金具有比容量高和安全性好等优点,被认为是商业化锂离子电池碳负极材料的最理想替代物之一。但是,该类材料存在循环稳定性差以及高倍率充放电性能差这两个亟待解决的问题,目前还不能满足交通和储能等动力电池的需求,这制约了锡基合金在锂离子动力电池中的实际应用。针对上述问题,本论文提出以锡基氰胶体系为前驱体,通过液相还原法制备三维纳米多孔锡基合金,作为合成锂离子电池负极材料的新方法。利用三维纳米多孔结构改善锡基合金的循环稳定性和倍率特性,在此基础上,通过合金组分设计以及包覆碳等改性途径进一步调控并优化其储锂性能,以此获得可用于锂离子动力电池负极的高性能锡基合金,并揭示其相关的物理化学机制。(1)我们采用Sn(Ⅳ)-Ni(Ⅱ)氰胶作为前驱体,通过液相还原过程制备出三维纳米多孔Sn-Ni合金。相比于Sn-Ni合金颗粒,三维纳米多孔Sn-Ni合金表现出了较好的储锂性能。例如,在100 mA g-1的电流密度下经过100次循环,三维纳米多孔Sn-Ni合金的可逆比容量保持在219.4mAhg-1,远高于Sn-Ni合金颗粒(10.8mAhg-1)。(2)我们采用Sn(Ⅳ)-In(Ⅲ)-Ni(Ⅱ)-Co(Ⅲ)氰胶作为前驱体,通过液相还原过程制备出三维纳米多孔Sn-In-Ni合金。相比于Sn-Ni二元合金和金属In,三维纳米多孔Sn-In-Ni三元合金表现出了较高的可逆容量、较好的循环性能和较高的倍率性能。例如,在100 mA g-1的电流密度下经过200次循环,三维纳米多孔Sn-In-Ni三元合金的可逆比容量仍高达617.7 mA h g-1,远高于Sn-Ni二元合金(160.0 mA h g-1)和金属In(25.8 mAh g-1)以及商业化石墨的理论比容量(372 mAh g-1)。(3)我们采用原位包覆碳黑的Sn(Ⅳ)-Ni(Ⅱ)氰胶(CB@Sn(Ⅳ)-Ni(Ⅱ)氰胶)为前驱体,通过液相还原过程制备出原位包覆碳黑的三维纳米多孔Sn-Ni合金(CB@Sn-Ni合金)。相比于未包覆碳黑的Sn-Ni合金,三维纳米多孔CB@Sn-Ni合金表现出了较好的储锂性能。例如,在1Ag-1的电流密度下,三维纳米多孔CB@Sn-Ni合金的平均比容量高达260.8 mAh g-1,远高于未包覆碳黑的Sn-Ni合金(37.7 mAh g-1)。
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【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM912;TB383.1

【参考文献】

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本文编号：2490548