纳米SnO2表面改性及Sn/C复合微球的制备研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luoch668
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作为锂离子电池的负极材料,炭材料具有可逆性好、结构稳定、导电率高和放电平台低等特征,但目前商业化广泛使用的石墨电极材料的理论容量仅为372mAh g-1,限制了其在高性能锂离子电池方面的应用。为了提高锂离子电池材料的性能,研究者将更多的注意力转向锡、硅等材料,因为它们的理论储锂容量分别达到994 mAh g-1和4200 mAh g-1,远高于已经商业化的炭材料。然而由于金属锡在锂离子的嵌/脱循环过程中要经历较大的体积的膨胀,容易粉化并失去储锂性能,导致循环稳定性恶化。为此,制备Sn/C纳米复合材料,在纳米锡颗粒外面包覆一层炭材料或将锡颗粒均匀分散在炭基体中可有效解决上述循环稳定性问题。本课题以炭气凝胶作为纳米锡颗粒外面的炭层,首先采用均相沉淀法制备了平均粒径为20nm的氧化锡颗粒,继而将该氧化锡颗粒进行表面接枝处理,然后使之与RF溶胶原位复合,用乳液法制备得到RF与纳米氧化锡均匀混杂的平均粒径为2μm的球形湿凝胶,经溶剂置换,超临界干燥及惰性气氛下热处理,最终制得纳米氧化锡与炭气凝胶均匀复合的二元复合微球。复合微球的平均粒径2μm,平均粒径为40nm的金属锡颗粒均匀混杂其中。考察了不同的氧化锡搀杂量对复合微球成球及结构的影响。通过电化学测试得出不同锡搀杂量的复合微球的充放电容量和循环性能。结果表明,搀杂10%纳米氧化锡的Sn/C复合电极首次充电容量达到1700mAhg-1,30次循环后可逆容量为400 mAh g-1,达到了提高炭负极材料储锂容量的目的。同时,以类似工艺制备了搀杂纳米氧化钛的TiO2/C二元复合微球。
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