蔗糖还原制备碳包覆锡基合金负极材料

发布时间：2019-10-21 17:46

【摘要】：金属锡锂离子电池负极材料由于比传统商业化石墨电极材料具有更高的理论比容量而受到广泛关注。然而,金属锡在充放电过程中较大的体积膨胀导致其容量衰减迅速,阻碍了其商业化应用。碳包覆锡基合金电极被认为能有效抑制材料在充放电过程中的体积变化。本论文以蔗糖为碳源,用碳热还原法制备了碳包覆的SnSb、Cu6Sn5、 Sn-Sb-Cu三种锡基合金负极材料,并通过X射线衍射、扫描电镜、循环伏安、电化学阻抗谱、充放电测试等方法研究了制备过程工艺参数对锡基合金的相组成、颗粒形貌、电化学性能的影响以及相关机理的研究。SnSb/C合金负极材料的制备工艺为：反应温度为800℃,反应时间为4 h,蔗糖用量为38.0 wt%,在此条件下制备的负极材料拥有900.6 mAh·g-1的首次放电比容量,0.3 C循环30次后容量保持率达到83.0%。Cu6Sn5/C合金负极材料的制备工艺为：反应温度为900℃,蔗糖用量为38.6 wt%时反应4h,在此条件下制备的材料拥有514.1 mAh·g-1的首次放电比容量,0.3 C循环30次后容量保持率达到81.6%。为了克服二元合金的不足,制备了Sn-Sb-Cu/C三元合金负极材料,且材料的电化学稳定性相比于二元合金有了一定的提高。当蔗糖用量为48.4wt%时,制备的材料拥有854.0 mAh·g-1的首次放电比容量,0.3 C循环30次后容量保持率达到81.8%。
【图文】：

Ｆｉｇ．邋３－２邋ＳＥＭ邋ｉｍａｇｅｓ邋ｏｆ邋ＳｎＳｂ／Ｃ邋ｐｒｅｐａｒｅｄ邋ａｔ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｔ：ｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ：逡逑（ａ）邋ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ；邋（ｂ）邋７００邋°Ｃ；邋（ｃ）邋７５０邋°Ｃ；邋（ｄ）邋８００邋°Ｃ；邋（ｅ）邋８５０邋°Ｃ；邋（ｆ）邋９００邋°Ｃ．逡逑图３－３为不同反应温度下合成ＳｎＳｂ／Ｃ复合材料的交流阻抗图谱及对应的拟合曲线，逡逑拟合结果如表３－１所示。在堘离子电池的电极反应过程中，电极材料会和电解液反应生逡逑成一层相界面膜（ＳＥＩ），堘离子首先经由液态电解质穿过ＳＥＩ膜后才向电极表面迁移，，然逡逑后到达电极材料的固体界面发生电荷转移后继续向电极材料的内部扩散。由图可知，逡逑ＳｎＳｂ／Ｃ电极材料的交流阻抗图谱是由一个中高频区的半圆和一条化频区的斜线组成。逡逑其中，中高频区的半圆代表电荷迂移过程中产生的阻抗，低频区的斜线则代表堘离子在逡逑固相活性物质中扩散的Ｗａｒｂｕｒｇ阻抗。逡逑１８逡逑

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本文编号：2551473