锡基负极材料制备及其电化学性能研究
发布时间：2020-12-23 07:04
锡基负极材料（二氧化锡、硫化锡、磷化锡）由于能量密度高且具有高的理论比容量而受到了广泛的关注,成为极具潜力的锂离子电池负极材料,同时也因其资源丰富、成本低廉、制备简单等优点而成为应用前景广阔的锂离子电池体系。然而锡基负极材料因其体积膨胀系数太大,严重限制了其大倍率下的实际应用。为了解决这一难题,通常采用两种有效的方法,一种是改善其形貌,构建出空心球壳形貌以增大材料比表面积,另一种是合成复合材料,构建层状复合结构缓解在锂离子嵌入时引起的结构坍塌。本文分别采用这两种方法合成空心球壳状SnO2及硫化锡磷化锡复合材料。本文首先采用溶剂热法以SiO2为模板合成了空心球壳状SnO2,分别探究了四种工艺参数（煅烧温度、煅烧时间、SiO2模板大小和反应物配比）对其结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明:当煅烧温度为500℃、煅烧时间为2h、SiO2模板大小为200 nm、反应物配比SiO2:Na2SnO3=1:5时,所制得的SnO2样品性能最佳。在0.1 C倍率下,SnO2电极的首次放电容量为1217.5 mAh/g,经过100次循环后,其放电容量为507 mAh/g,改善了SnO2容量保持率低的缺陷...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２锂离子电池工作原理??Ｆｉｇ．?１．２?Ｗｏｒｋｉｎｇ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ｌｉｔｈｉｕｍ?ｉｏｎ?ｂａｔｔｅｒｙ??锂离子电池工作原理如图丨．２所示
?大连海事大学硕士学位论文???滴加少量的电解液，盖上电池盖，经电池封口机压实后取出，静置备用，装置好??的半纽扣电池放在室温下静置１２?ｈ，然后在ＬＡＮＤ测试系统进行测试。??外壳??匚：：?〕?泡沫镍??锂片??國｜陶齡?隔膜??ｒｙ－?二?电极片??外壳??图２．１半纽扣电池装配图??Ｆｉｇ．?２．１?Ａｓｓｅｍｂｌｙ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｈａｌｆ?ｃｏｉｎ?ｃｅｌｌ??２．５电化学性能测试??２．５．１恒电流充放电测试??电极材料的循环性能、倍率性能、库伦效率等均通过恒电流充放电测试检测。测试??仪器采用武汉市金诺电子有限公司所生产ＣＴ２１００型蓝电测试系统，测试条件为：电压??范围为０．０１－３．０Ｖ，小电流测试为１００?ｍＡ，大电流测试为５００?ｍＡ、１０００?ｍＡ，测试温??度为室温。??２．５．２交流阻抗测试（ＥＩＳ）??电化学阻抗ＥＩＳ即测试电势和电流信号的线性关系。测试方法电化学系统施加一个??频率不同的小振幅的交流阻势波，这个交流电势波与电流信号的比值即为系统的阻抗。??可通过ＺＶ１ｅｗ软件模拟测试内阻及计算扩散系数。测试仪器为上海辰华仪器公司所生产??的ＣＨＩ６６０Ｄ（ＣｈｅｎｈｕａＣｏ．）型电化学工作站。测试条件：振幅为５?ｍＶ，频率范围为１０－２??ＦＩｚ－１０５?ＩＩｚ，温度为室温，所用的等效电路下图如图２．２所示。其中，Ｒｓ是双电层电容，??Ｒｅｔ为扩散电阻，ＣＰＥ为常象角元件，Ｚｗ为界面电容。??－１３?－??
图３．１?Ｓｎ０２＿备实验流程图??Ｆｉｇ．?３．１?Ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ?ｏｆ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ??本研究以正硅酸乙酯（ＴＥＯＳ）为硅源，在碱性条件下为制备Ｓｉ０２模板
【参考文献】：
期刊论文
[1]SnS2/GCP（石墨烯复合粉末）微米复合材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能（英文）[J]. 林健,崔永福,崔金龙,文钟晟,孙俊才. 无机化学学报. 2018(01)
[2]锂离子电池的发展现状及展望[J]. 王鹏博,郑俊超. 自然杂志. 2017(04)
[3]微波溶剂热法合成锂离子电池负极材料Sn4P3/多壁碳纳米管的研究[J]. 温福昇,赵静,杨瑞龙,张晓妍,董丹丹. 燕山大学学报. 2016(01)
[4]锂离子电池负极储锂材料的研究进展[J]. 梁初,许浩辉,梁升,夏阳,黄辉,陶新永,甘永平,张文魁. 材料导报. 2015(11)
[5]天然石墨与人造石墨刍议[J]. 刘洪波. 高科技与产业化. 2014(02)
[6]水热合成纳米片状SnS2及其电化学贮放锂性能[J]. 马琳,李辉,常焜,李赫,陈卫祥. 浙江大学学报(工学版). 2011(02)
[7]Hard Templating Synthesis of Mesoporous and Nanowire SnO2 as Lithium Battery Anode Materials[J]. Hyesun Kim,SunHye Lim,Jaephil Cho. 复旦学报(自然科学版). 2007(05)
[8]锂离子电池用SnO2-聚苯胺复合负极材料的制备与表征[J]. 何则强,刘文萍,熊利芝,舒晖,吴显明,陈上,黄可龙. 无机化学学报. 2007(05)
[9]热处理对SnO2/Ti电化学催化降解p-苯醌的影响[J]. 阎建中,曲久辉,孙志民,李梅,刘瑞平. 环境科学. 2004(01)
[10]纳米 SnO2 的制备[J]. 贺蕴普,李亚栋,李龙泉,于娟,钱逸泰. 应用化学. 1998(06)
硕士论文
[1]二硫化锡二维材料的制备与表征及电学性能研究[D]. 陈侦康.北京交通大学 2016
[2]锂离子电池Sn（SnO2）基负极材料的结构设计与性能研究[D]. 赵希柯.湘潭大学 2015
[3]多孔SnO2纳米球及其石墨烯复合材料的制备与电化学性能研究[D]. 马东明.合肥工业大学 2015
[4]锂离子电池SnO2纳米球/石墨烯复合材料的制备及其电化学性能的研究[D]. 刘佳.重庆大学 2013
本文编号：2933285
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２锂离子电池工作原理??Ｆｉｇ．?１．２?Ｗｏｒｋｉｎｇ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ｌｉｔｈｉｕｍ?ｉｏｎ?ｂａｔｔｅｒｙ??锂离子电池工作原理如图丨．２所示
?大连海事大学硕士学位论文???滴加少量的电解液，盖上电池盖，经电池封口机压实后取出，静置备用，装置好??的半纽扣电池放在室温下静置１２?ｈ，然后在ＬＡＮＤ测试系统进行测试。??外壳??匚：：?〕?泡沫镍??锂片??國｜陶齡?隔膜??ｒｙ－?二?电极片??外壳??图２．１半纽扣电池装配图??Ｆｉｇ．?２．１?Ａｓｓｅｍｂｌｙ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｈａｌｆ?ｃｏｉｎ?ｃｅｌｌ??２．５电化学性能测试??２．５．１恒电流充放电测试??电极材料的循环性能、倍率性能、库伦效率等均通过恒电流充放电测试检测。测试??仪器采用武汉市金诺电子有限公司所生产ＣＴ２１００型蓝电测试系统，测试条件为：电压??范围为０．０１－３．０Ｖ，小电流测试为１００?ｍＡ，大电流测试为５００?ｍＡ、１０００?ｍＡ，测试温??度为室温。??２．５．２交流阻抗测试（ＥＩＳ）??电化学阻抗ＥＩＳ即测试电势和电流信号的线性关系。测试方法电化学系统施加一个??频率不同的小振幅的交流阻势波，这个交流电势波与电流信号的比值即为系统的阻抗。??可通过ＺＶ１ｅｗ软件模拟测试内阻及计算扩散系数。测试仪器为上海辰华仪器公司所生产??的ＣＨＩ６６０Ｄ（ＣｈｅｎｈｕａＣｏ．）型电化学工作站。测试条件：振幅为５?ｍＶ，频率范围为１０－２??ＦＩｚ－１０５?ＩＩｚ，温度为室温，所用的等效电路下图如图２．２所示。其中，Ｒｓ是双电层电容，??Ｒｅｔ为扩散电阻，ＣＰＥ为常象角元件，Ｚｗ为界面电容。??－１３?－??
图３．１?Ｓｎ０２＿备实验流程图??Ｆｉｇ．?３．１?Ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ?ｏｆ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ??本研究以正硅酸乙酯（ＴＥＯＳ）为硅源，在碱性条件下为制备Ｓｉ０２模板
【参考文献】：
期刊论文
[1]SnS2/GCP（石墨烯复合粉末）微米复合材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能（英文）[J]. 林健,崔永福,崔金龙,文钟晟,孙俊才. 无机化学学报. 2018(01)
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[7]Hard Templating Synthesis of Mesoporous and Nanowire SnO2 as Lithium Battery Anode Materials[J]. Hyesun Kim,SunHye Lim,Jaephil Cho. 复旦学报(自然科学版). 2007(05)
[8]锂离子电池用SnO2-聚苯胺复合负极材料的制备与表征[J]. 何则强,刘文萍,熊利芝,舒晖,吴显明,陈上,黄可龙. 无机化学学报. 2007(05)
[9]热处理对SnO2/Ti电化学催化降解p-苯醌的影响[J]. 阎建中,曲久辉,孙志民,李梅,刘瑞平. 环境科学. 2004(01)
[10]纳米 SnO2 的制备[J]. 贺蕴普,李亚栋,李龙泉,于娟,钱逸泰. 应用化学. 1998(06)
硕士论文
[1]二硫化锡二维材料的制备与表征及电学性能研究[D]. 陈侦康.北京交通大学 2016
[2]锂离子电池Sn（SnO2）基负极材料的结构设计与性能研究[D]. 赵希柯.湘潭大学 2015
[3]多孔SnO2纳米球及其石墨烯复合材料的制备与电化学性能研究[D]. 马东明.合肥工业大学 2015
[4]锂离子电池SnO2纳米球/石墨烯复合材料的制备及其电化学性能的研究[D]. 刘佳.重庆大学 2013
本文编号：2933285
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