锂/钠离子电池用锡基负极材料的制备及电化学性能研究
发布时间：2021-07-13 06:13
锡基材料由于其较高的理论容量、易制备、无污染的特点而被广泛用作锂/钠离子电池负极材料,例如单质Sn的理论嵌钠容量可达847 mAh g-1,SnO2的嵌钠容量为1378 mAh g-1。然而,锡基负极材料在锂/钠离子脱嵌过程中产生较大的体积变化（嵌钠:420%;嵌锂:259%）导致电极结构粉化并从集流体上脱落,造成可逆容量迅速衰减,这是合金类负极材料普遍存在的问题。目前,解决上述问题的办法主要包括:调控纳米结构或其它特殊结构、制备复合材料,这些方法的本质在于提高电极结构稳定性和电化学反应活性,以提高电极材料的可逆容量、循环稳定性和倍率性能。本论文针对Sn、SnO2和SnSex各自的发展现状以及存在的问题开展研究,主要创新性成果包括:（1）通过PVP辅助室温液相还原法成功制备了具有空心球结构的Sn纳米晶,该空心结构由5 nm的Sn纳米颗粒组装而成。研究发现空心结构比实心结构的Sn具有更好的结构稳定性,在充放电体积变化较大的阶段（364%）,空心结构能够承受体积变化所产生的应力,比...
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：178 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
(a)各元素在地壳中的丰度;(b)锂资源的世界分布图
锂/钠离子电池用锡基负极材料的制备及电化学性能研究，单质 Sn 在嵌锂过程中的体积膨胀为 259 %，嵌钠过程中的体积膨胀为 41-5（a）所示，为嵌钠过程中单质 Sn 的结构变化示意图，Sn 与 Na+反应首n2，这一步为两相嵌钠过程，对应的体积变化为 56 %，随着钠离子进一步成 α-Na9Sn4，α-NaSn3，最终当有 3.75 mol Na+嵌入时生成 α-Na15Sn4，这一相嵌钠过程，对应的体积膨胀为 420 %。使单质 Sn 在反复充放电过程中电重破坏，电极材料粉化并且团聚很容易从集流体上脱落，如图 1-5（b）所极的比容量迅速衰减。
图 1-6 特殊一维和二维结构的储锂优势Fig. 1-6 The advantages of lithium ions storage for special 1D and 2D structure时进行，所产生的应力会互相抵消使电极材料承受较小的应力，提高电极材料定性；核壳结构的电极材料，其外围的包覆层可以作为非活性的缓冲基体，缓子脱嵌产生的应力；三维自组装结构具有较高的比表面和结构稳定性，有利于材料的循环稳定性能。这种特殊的结构在一定程度上提高了电极材料的电化学
本文编号：3281518
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：178 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
(a)各元素在地壳中的丰度;(b)锂资源的世界分布图
锂/钠离子电池用锡基负极材料的制备及电化学性能研究，单质 Sn 在嵌锂过程中的体积膨胀为 259 %，嵌钠过程中的体积膨胀为 41-5（a）所示，为嵌钠过程中单质 Sn 的结构变化示意图，Sn 与 Na+反应首n2，这一步为两相嵌钠过程，对应的体积变化为 56 %，随着钠离子进一步成 α-Na9Sn4，α-NaSn3，最终当有 3.75 mol Na+嵌入时生成 α-Na15Sn4，这一相嵌钠过程，对应的体积膨胀为 420 %。使单质 Sn 在反复充放电过程中电重破坏，电极材料粉化并且团聚很容易从集流体上脱落，如图 1-5（b）所极的比容量迅速衰减。
图 1-6 特殊一维和二维结构的储锂优势Fig. 1-6 The advantages of lithium ions storage for special 1D and 2D structure时进行，所产生的应力会互相抵消使电极材料承受较小的应力，提高电极材料定性；核壳结构的电极材料，其外围的包覆层可以作为非活性的缓冲基体，缓子脱嵌产生的应力；三维自组装结构具有较高的比表面和结构稳定性，有利于材料的循环稳定性能。这种特殊的结构在一定程度上提高了电极材料的电化学
本文编号：3281518
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