碳纳米纤维负载锡基负极材料的制备及其电化学性能研究
发布时间：2021-01-23 22:56
随着锂离子电池的广泛应用,人们对锂离子电池的容量和循环性能的要求也越来越高,已经商业化的锂离子电池负极材料为石墨,理论容量只有372 m Ah g-1,很难满足当今时代发展的需求。而锡基负极材料拥有较高的比容量、储量丰富和价格低廉等优点,备受关注,有望替代石墨成为下一代锂离子电池的负极材料。然而锡基负极材料在充放电过程中体积会严重膨胀,这将导致电极材料团聚和粉化,甚至和集流体接触不良或者脱落,造成容量迅速衰减,循环性能很差。为了克服锡基负极材料的体积膨胀等缺陷,本文尝试使用不同的原料,以碳纳米纤维为基底,合成碳纳米纤维负载锡氧化物复合材料,来抑制锡氧化物的体积膨胀,从而改善材料循环性能,且该种复合材料具有良好的柔韧性,无需集流体,避免了电极材料和集流体接触不良的问题。具体研究内容如下:1.以CNF膜为基底,SnCl4·5H2O、Na OH和葡萄糖为原料,通过两次水热及碳化处理合成了碳包覆的碳纳米纤维/锡基复合材料（CNF/SnO2@C）。通过XRD、SEM、TEM和XPS等测试分析了材料的形貌和结构;通过循环伏安、充放电...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锂离子电池形状和组成示意图
图 1-2 锂离子电池工作原理示意图Figure 1-2 Schematic diagram of working principle of lithium-ion batteries.3 锂离子电池负极材料的研究进展（Research Progress of Anoaterials for Lithium-ion Batteries）正负极材料是影响锂离子电池工作性能最重要的两个组成部分，它们的选接决定了电池系统电化学性能的优劣。而对于负极材料来说，一般应该满足要求[16-18]：（1）在锂离子嵌入和脱出过程中，自由能变化小，电位低，以保池具有较高且平稳的输出电压；（2）单位质量和体积下，主体材料能够尽可的嵌入和脱出锂，以获得高比容量；（3）锂的嵌入和脱出过程应可逆，且在程中主体结构很少发生变化（结构稳定性），以确保良好的循环稳定性；（4化还原电位随插锂数目 x 的变化应尽可能少，这样电池的电压不会发生显著，以保持平稳的充放电；（5）具有较好的电子电导率和锂离子扩散系数，极且能够经受大电流充放电；（6）能够与液体电解质形成稳定、致密的固体电界面（Solid Electrolyte Interface Film,简称 SEI 膜）；（7）在整个电压范围内
（Materials Preparation）据之前的文献，CNF 膜是由聚丙烯腈（PAN）通过静 膜的质量大约 1mgcm-2。将 SnCl4·5H2O (0.42g)，Na钠（0.028g）混合在 40 mL 蒸馏水中，超声 10 分钟NF 膜和上述透明溶液放入水热釜中，200 °C 条件下自然冷却至室温，取出膜并清洗烘干得到 SnO2生长中间产物。葡萄糖为碳源合成碳包覆的 CNF/SnO2。2g 葡萄糖溶 10 分钟。将葡萄糖溶液和 CNF/SnO2膜转移到水热到碳包覆的 CNF/SnO2（CNF/SnO2@C）。制备过程如图述得到的 CNF/SnO2@C 膜至于管式炉中，氮气氛下nO2的结晶度以及表面碳层的碳化程度，待稳定冷却需的柔性 CNF/SnO2@C 膜。作为对比样，碳包过上述相同过程合成，但没有加入 CNF 膜。
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池正极材料研究进展[J]. 李伟伟,姚路,陈改荣,席国喜. 电子元件与材料. 2012(03)
本文编号：2996067
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锂离子电池形状和组成示意图
图 1-2 锂离子电池工作原理示意图Figure 1-2 Schematic diagram of working principle of lithium-ion batteries.3 锂离子电池负极材料的研究进展（Research Progress of Anoaterials for Lithium-ion Batteries）正负极材料是影响锂离子电池工作性能最重要的两个组成部分，它们的选接决定了电池系统电化学性能的优劣。而对于负极材料来说，一般应该满足要求[16-18]：（1）在锂离子嵌入和脱出过程中，自由能变化小，电位低，以保池具有较高且平稳的输出电压；（2）单位质量和体积下，主体材料能够尽可的嵌入和脱出锂，以获得高比容量；（3）锂的嵌入和脱出过程应可逆，且在程中主体结构很少发生变化（结构稳定性），以确保良好的循环稳定性；（4化还原电位随插锂数目 x 的变化应尽可能少，这样电池的电压不会发生显著，以保持平稳的充放电；（5）具有较好的电子电导率和锂离子扩散系数，极且能够经受大电流充放电；（6）能够与液体电解质形成稳定、致密的固体电界面（Solid Electrolyte Interface Film,简称 SEI 膜）；（7）在整个电压范围内
（Materials Preparation）据之前的文献，CNF 膜是由聚丙烯腈（PAN）通过静 膜的质量大约 1mgcm-2。将 SnCl4·5H2O (0.42g)，Na钠（0.028g）混合在 40 mL 蒸馏水中，超声 10 分钟NF 膜和上述透明溶液放入水热釜中，200 °C 条件下自然冷却至室温，取出膜并清洗烘干得到 SnO2生长中间产物。葡萄糖为碳源合成碳包覆的 CNF/SnO2。2g 葡萄糖溶 10 分钟。将葡萄糖溶液和 CNF/SnO2膜转移到水热到碳包覆的 CNF/SnO2（CNF/SnO2@C）。制备过程如图述得到的 CNF/SnO2@C 膜至于管式炉中，氮气氛下nO2的结晶度以及表面碳层的碳化程度，待稳定冷却需的柔性 CNF/SnO2@C 膜。作为对比样，碳包过上述相同过程合成，但没有加入 CNF 膜。
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池正极材料研究进展[J]. 李伟伟,姚路,陈改荣,席国喜. 电子元件与材料. 2012(03)
本文编号：2996067
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