基于Sn-MOFs的锂离子电池Sn/C负极材料的制备研究
发布时间：2023-02-07 08:23
金属有机骨架材料(MOFs)是一种由金属离子与有机配体构成的晶体材料。利用其自带金属源和碳源这一特性,炭化处理可得到炭负载金属基复合材料和多孔炭材料等锂离子电池负极材料。本论文以锡基有机金属骨架材料(Sn-MOFs)为原材料,制备了炭负载纳米氧化亚锡复合材料(SnO/C)及多孔炭材料;通过引入硫元素和磷元素制备了炭负载硫化亚锡复合材料(SnS/C)和炭负载磷化锡的复合材料(Sn4P3/C)。然后分别考察了他们的形貌和结构特征,以及其作为锂离子电池负极材料的各项电化学性能。本文首次提出了具有形貌结构可控的多面体Sn-MOFs的合成方法,通过调控反应过程的温度得到了立方体和星型八面体两种规则形貌的Sn-MOFs,其粒径分别约为1 μm和2 μm。通过热解Sn-MOFs得到SnO/C复合材料,其很好的维持了原Sn-MOFs前驱体的形貌结构,SnO以纳米棒的形式均匀分布在炭基体中。炭负载结构和SnO自身的纳米尺寸都能有效的抑制体积膨胀效应,而炭基体又可提高材料的导电性。所得的SnO/C复合材料在50 mAg-1的电流密度下,循环100次后比容量能保持有950 mAh g-1。对SnO/C进行酸...
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 前言
1.2 金属有机骨架材料
1.2.1 MOFs简介
1.2.2 MOFs制备方法
1.2.3 MOFs应用
1.2.4 MOFs在锂电上的应用
1.3 锡基材料在锂离子电池中的应用
1.3.1 锡基材料的特点及储锂机理
1.3.2 锡基材料的缺陷及改进
1.4 本课题的选题依据和内容
1.4.1 选题依据
1.4.2 课题主要研究内容
第二章 实验与测试方法
2.1 研究方案
2.2 实验原料
2.2.1 主要药品原料
2.2.2 电池组装原料
2.3 实验器材
2.3.1 材料制备过程所用器材
2.3.2 材料测试过程所用器材
2.4 表征方法
2.4.1 扫描电子显微镜(SEM)
2.4.2 透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)
2.4.3 X射线衍射分析(XRD)
2.4.4 傅里叶红外光谱分析(FT-IR)
2.4.5 热重分析(TG)
2.4.6 比表面积孔径分布(BET)
2.4.7 X射线光电子能谱分析(XPS)
2.4.8 拉曼光谱分析(Raman spectrum)
2.5 电化学性能测试
2.5.1 电极片的制备与半电池的组装
2.5.2 循环伏安测试
2.5.3 恒流充放电测试
2.5.4 交流阻抗测试
第三章 Sn-MOFs多面体的制备及形貌控制研究
3.1 引言
3.2 Sn-MOFs的形貌控制
3.2.1 溶剂组成对形貌的影响
3.2.2 前驱体配比对形貌的影响
3.2.3 反应温度对形貌的影响
3.3 Sn-MOFs的形貌及组成
3.4 Sn-MOFs的生长机理
3.5 Sn-MOFs的炭化研究
3.5.1 炭化温度对产物组成的影响
3.5.2 炭化温度对产物形貌的影响
3.6 小结
第四章 SnO/C复合材料和多孔炭材料的制备及其电化学性能
4.1 前言
4.2 SnO/C复合材料的制备及其表征
4.2.1 材料制备
4.2.2 产物形貌及组成
4.2.3 产物孔结构研究
4.2.4 电化学性能研究
4.3 多孔炭材料的制备及表征
4.3.1 材料制备
4.3.2 产物形貌及组成
4.3.3 产物孔结构研究
4.3.4 电化学性能研究
4.4 小结
第五章 SnS/C和Sn4P3/C复合材料的制备及其电化学性能
5.1 引言
5.2 SnS/C复合材料的制备及表征
5.2.1 材料制备
5.2.2 产物形貌及组成
5.2.3 产物孔结构研究
5.2.4 电化学性能研究
5.3 Sn4P3/C负极材料的制备及表征
5.3.1 材料制备
5.3.2 产物形貌及组成
5.3.3 电化学性能研究
5.4 小结
第六章 结论
参考文献
致谢
研究成果
作者及导师简介
附件
本文编号：3736742
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 前言
1.2 金属有机骨架材料
1.2.1 MOFs简介
1.2.2 MOFs制备方法
1.2.3 MOFs应用
1.2.4 MOFs在锂电上的应用
1.3 锡基材料在锂离子电池中的应用
1.3.1 锡基材料的特点及储锂机理
1.3.2 锡基材料的缺陷及改进
1.4 本课题的选题依据和内容
1.4.1 选题依据
1.4.2 课题主要研究内容
第二章 实验与测试方法
2.1 研究方案
2.2 实验原料
2.2.1 主要药品原料
2.2.2 电池组装原料
2.3 实验器材
2.3.1 材料制备过程所用器材
2.3.2 材料测试过程所用器材
2.4 表征方法
2.4.1 扫描电子显微镜(SEM)
2.4.2 透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)
2.4.3 X射线衍射分析(XRD)
2.4.4 傅里叶红外光谱分析(FT-IR)
2.4.5 热重分析(TG)
2.4.6 比表面积孔径分布(BET)
2.4.7 X射线光电子能谱分析(XPS)
2.4.8 拉曼光谱分析(Raman spectrum)
2.5 电化学性能测试
2.5.1 电极片的制备与半电池的组装
2.5.2 循环伏安测试
2.5.3 恒流充放电测试
2.5.4 交流阻抗测试
第三章 Sn-MOFs多面体的制备及形貌控制研究
3.1 引言
3.2 Sn-MOFs的形貌控制
3.2.1 溶剂组成对形貌的影响
3.2.2 前驱体配比对形貌的影响
3.2.3 反应温度对形貌的影响
3.3 Sn-MOFs的形貌及组成
3.4 Sn-MOFs的生长机理
3.5 Sn-MOFs的炭化研究
3.5.1 炭化温度对产物组成的影响
3.5.2 炭化温度对产物形貌的影响
3.6 小结
第四章 SnO/C复合材料和多孔炭材料的制备及其电化学性能
4.1 前言
4.2 SnO/C复合材料的制备及其表征
4.2.1 材料制备
4.2.2 产物形貌及组成
4.2.3 产物孔结构研究
4.2.4 电化学性能研究
4.3 多孔炭材料的制备及表征
4.3.1 材料制备
4.3.2 产物形貌及组成
4.3.3 产物孔结构研究
4.3.4 电化学性能研究
4.4 小结
第五章 SnS/C和Sn4P3/C复合材料的制备及其电化学性能
5.1 引言
5.2 SnS/C复合材料的制备及表征
5.2.1 材料制备
5.2.2 产物形貌及组成
5.2.3 产物孔结构研究
5.2.4 电化学性能研究
5.3 Sn4P3/C负极材料的制备及表征
5.3.1 材料制备
5.3.2 产物形貌及组成
5.3.3 电化学性能研究
5.4 小结
第六章 结论
参考文献
致谢
研究成果
作者及导师简介
附件
本文编号：3736742
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