单/双壳层SnO 2 @C纳米空心球多级结构的设计制备及其高效二次锂离子电池负极的储能研究

发布时间：2021-02-20 17:20

　　近年来,伴随科学技术的不断创新,便携式电子设备、电动运输等新兴领域得到了飞速发展。因此,这些新产品对于电动能源的需求和依赖与日俱增。锂离子电池作为一种新能源设备正是凭借其超高的容量密度、杰出的功率密度以及稳定的循环性能等诸多优势得以脱颖而出,获得世界范围内的广泛关注。众所周知,锡基负极材料作为下一代锂离子电池的负极材料得到了广大科研工作者的一致认可。那是因为其理论容量高达992 mA h g-1,这几乎是现如今使用的商业化石墨负极材料（372 mA h g-1）的两倍多。所以,锡基负极材料的改性,尤其是对其形貌的调控得到了广泛的研究和报道。目前,合成形貌多变、纯度高且结晶性良好的晶体材料的主要方法是水热合成法。本论文中的双壳层SnO2@C纳米空心球、单壳层SnO2@C纳米空心球和双壳层SnO2纳米空心球都是采用多步水热合成的方法制得。合成采用了模板法,其中核-壳结构的SiO2模板发挥重要的作用。随后,我们将这些合成的锡基材料应用到锂离子电池上并测试了它们的电化学性能。课题中得到的主要结论如下:（1）通过对核-壳结构SiO2的形貌表征,我们推测出了SiO2胶球向核-壳结构转变的可能原理。... 

【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

LixC6/Li1-xCoO2锂离子电池工作原理图

图 1.2 氧化物负极材料的储锂过程。Figure 1.2 Classification of oxide anode materials based on the reversibleLi insertion and extraction process.1.2.4 锂离子电池的特点表 1.2 各种电池性能对比[28]Table 1.2 Electrochemical performance comparison of various batteries.质量能量密度 循环寿命 单体额定电 过充承受 月自放电率（Wh/kg） （至 80%） 压（V） 能力 （室温）镍镉电池45-80 1500 1.25中等20%镍氢电池60-120 300-500 1.25低30%铅酸电池30-50 200-300 2高5%锂离子电池110-160 500-1000 3.6非常低10%聚合物锂离100-130 300-500 3.6低~10%

图1.3双壳层 SnO2@C 纳米空心球形成过程图Figure 1.3 The formation mechanism of the double-shelled SnO2@C hollow spheres.1.5.2 本论文的研究创新点①本论文在单壳层结构下引入双壳层结构，即可以有效的利用单壳层内部的多余空间，提高材料的空间比容量，又可以缩短壳层之间的距离，方便锂离子和电子的自由迁移，使电池材料的倍率性能得到进一步的提高。②本论文得到的双壳层结构增大了活性材料与电解质的接触面积，同时为锂离子提供了更多的附着点，使得材料的实际容量得到提高。③本论文得到的双壳层 SnO2@C 纳米空心球，具有双层碳包覆，不仅增大了材料的导电性，而且双碳层结构的存在对于材料结构稳定性的提高大有裨益。


本文编号：3043088