錫-聚吡咯三維納米結構鋰離子電池負極材料的制備及穩(wěn)定性研究.pdf

1、由于鋰離子電池具有高能量密度、高開路電壓、以及長的使用壽命，一直被廣泛應用于各種便攜式電子設備以及混合動力汽車中。其中硅，錫，鍺以及一些金屬氧化物由于具有較高的嵌鋰容量，有望成為新一代鋰離子電池負極材料。然而，這些材料在充放電過程中產生的巨大體積變化會導致電化學性能的迅速惡化。為了能夠滿足新一代高性能鋰離子電池的需求，對電極體系的優(yōu)化十分重要。
　　論文從構造三維導電網絡支撐的錫基電極以及自支撐三維錫基陣列結構電極兩個角度對錫基負

2、極材料的結構穩(wěn)定性進行改進，分別合成了三維錫納米顆粒聚吡咯水凝膠網絡（3D Sn/PPy）負極材料以及聚吡咯包覆錫銅合金納米管陣列（Sn-Cu@PPy NT array）負極材料。論文探討了該獨特結構的形成機制，并通過場發(fā)射掃描電鏡，透射電鏡，電化學循環(huán)測試和電化學阻抗測試證實所制備的三維電極結構可以明顯改善錫基電極材料循環(huán)過程中的體積膨脹，顯著提升錫基材料的循環(huán)壽命及倍率性能。在電流密度為200mA g-1循環(huán)條件下，3D Sn/PP

3、y在200次循環(huán)后容量仍保持在511 mAh g-1，相當于85％的容量保留率，遠高于Sn@PPy與Sn顆粒的循環(huán)性能；聚吡咯包覆錫銅合金納米管陣列電極在經過200次充放電循環(huán)后容量仍保持在628 mAh g-1，容量保留率為63%，其穩(wěn)定性遠高于純錫納米線電極。論文所設計的電極結構能夠有效減少離子遷移距離，有利于電解液在電極材料中的滲透，同時避免了惰性粘結劑的使用，減小界面電阻。并且通過與導電聚合物包覆相結合，進一步提升電極結構穩(wěn)定性