氰胶热自还原法制备纳米多孔锡基合金/碳负极材料及其储锂行为

发布时间：2020-12-18 06:43

　　锡基合金（Sn-M,M = Fe,Ni,Co和Cu）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理想替代材料。但是,锡基合金在脱嵌锂过程中巨大的体积变化会导致电极粉化及比容量的快速衰减,极大地制约了其实际应用。将纳米锡基合金固定于碳介质可使锂锡合金化/去合金化反应限域在碳纳米反应器中,因而能有效改善锡基合金的循环稳定性。然而,当前这类材料仍存在包覆的锡基合金尺寸较大（通常大于10纳米）、尺寸分布较宽以及与碳介质分布不均匀等问题,这仍会导致大颗粒内部和复合材料局部区域明显的粉化以及持续脱嵌锂过程中显著的容量衰减。针对上述问题,本论文以氰基桥联配位聚合凝胶（氰胶）为前驱体、通过热自还原过程将尺寸分布窄的超细锡基合金纳米晶均匀固定于纳米多孔碳网络。具体来说,以柠檬酸、聚乙二醇和壳聚糖凝胶复合Sn-Fe氰胶为前驱体,通过热自还原过程分别制备出三类纳米多孔锡铁合金/碳负极材料,包括Sn-Fe@C多孔网络材料、珊瑚状Sn-Fe@C框架材料和一维/三维Sn-Fe@C分级框架材料。这三类纳米多孔锡铁合金/碳负极材料在储锂应用上具有独特的结构和组成优势,因而均表现出了长的循环寿命、... 

【文章来源】：南京师范大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１锂离子电池的工作原理示意图

图１．２锂离子电池负极材料不同储锂机制的示意图

提供高的倍率性能［１５６］。目前，科学家们己经成功合成大量的纳米化锡基??合金，主要包括?Ｓｎ－Ｆｅ［１６－２４］、Ｓｎ－Ｎｉ［２４－３７］、Ｓｎ－Ｃｏｔ２２，２３，３８＊４５］及?Ｓｎ－Ｃｕｔ４６－６Ｑ］等。??例如，许鑫华课题组［６（）］通过电置换反应（如图１．３ａ），使用Ｓｎ纳米颗粒作??牺牲模板，经过Ｓｎ的牺牲氧化及同时在表面进行的Ｃｕ的还原过程，可以得到??中空Ｓｎ－Ｃｕ合金纳米球（记为Ｓｎ－Ｃｕｕ），尺寸为ｌｌｌｎｍ?（如图１．３ｂ－ｃ）。当它??被用作锂离子电池负极材料，表现出很高的库伦效率（约为９９％）（如图１．３ｅ），??在充放电１００圈后仍有较高的比容量（ｅｄｌＳｍＡｈｇ－１）（如图１．３ｄ）。而且随着??电流密度的增大，表现出较髙的比容量，没有明显的容量衰减，具有较高的倍率??性能（如图１．３ｆ）。??３?〇?Ｗ?＾?Ｈｏｌｌｏｗ?Ｓｎ－Ｃｕ?ＫＰ??蠢奪修？??ｂ?■■說置?Ｃ：，［???＞，１．?ＤｋＭＨｄｃｆ?ｌｌｌｉｎｎ??Ｌ＾ＪＬ??０．２?｜ｉｍ?Ｍ）?７０?？？?９０?｜〇〇?ＭＯ?１２０?

【参考文献】：
期刊论文
[1]MWCNT@SiO2纳米同轴电缆的制备及储锂性能[J]. 石慧敏,王惠,尹金维,朱青云,吴平,唐亚文,周益明,陆天虹.  高等学校化学学报. 2015(01)



本文编号：2923555