鋰離子電池SnO2負(fù)極材料的制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、鋰離子電池 SnO2負(fù)極材料因其具有較高的理論容量（782mAh/g）、制備方法簡(jiǎn)單、對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，被視為極具潛力的候選負(fù)極材料之一。但該材料在鋰離子電池負(fù)極的應(yīng)用中由于體積膨脹效應(yīng)致使材料出現(xiàn)團(tuán)聚、粉化、容量衰退等問題。因此，開展表面活性劑調(diào)控SnO2形貌，與碳材料復(fù)合，摻雜Mn2+、Zn2+、In3+金屬離子的研究，對(duì)制備高性能SnO2負(fù)極材料具有重要的理論意義與實(shí)用價(jià)值。
　　以錫酸鈉為原料，聚乙烯吡咯烷酮（PVP)、十

2、二烷基硫酸鈉(SDS)、尿素分別為表面活性劑，采用水熱法制備了具有不同結(jié)構(gòu)的SnO2負(fù)極材料。利用掃描電子顯微鏡（SEM)、X射線衍射儀（XRD)、電化學(xué)測(cè)試儀表征了材料的形貌、結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性質(zhì)。結(jié)果表明，表面活性劑可調(diào)控SnO2材料的微觀形貌，并且不同形貌的SnO2材料對(duì)電化學(xué)性能有較大的影響。PVP修飾制備的SnO2材料其形貌為松球狀的納米棒，SDS修飾制備的材料呈表面粗糙的球體，而尿素修飾制備的材料為分散性良好的光滑球體。PVP、

3、SDS、尿素修飾制備的SnO2材料在0.01~3.0 V，以200mA/g進(jìn)行充放電測(cè)試，首次放電容量分別為1551.3mAh/g、1751.2mAh/g、2256.6mAh/g，經(jīng)過50次循環(huán)后，放電容量分別保持在200.5mAh/g、260.8mAh/g、440.1mAh/g，與無表面活性劑修飾的SnO2材料相比，均表現(xiàn)出較好的循環(huán)性與穩(wěn)定性。
　　以錫酸鈉為錫源，葡萄糖、蔗糖和吡咯為碳源，采用水熱法制備了 SnO2/C復(fù)合材

4、料。采用 XRD及恒流充放電儀對(duì) SnO2/C復(fù)合材料的物相及電化學(xué)性能進(jìn)行表征。結(jié)果表明，復(fù)合材料的前驅(qū)體在氬氣氣氛下500℃碳化后 SnO2并未分解。葡萄糖、蔗糖、吡咯為碳源的SnO2/C材料的首次放電容量分別為1029.2mAh/g、1385.8mAh/g、1282.5mAh/g，首次庫倫效率分別57.4％、46.9%、66%，高于 SnO2顆粒（46.1%），50次循環(huán)后的放電比容量分別為381mAh/g、406.8mAh/g、

5、478.7mAh/g，而SnO2顆粒的放電容量僅為150mAh/g。SnO2/C復(fù)合材料具有較好的首次庫倫效率與循環(huán)穩(wěn)定性能。
　　以錫酸鈉為錫源，Zn2+、Mn2+和In3+金屬離子為摻雜離子，尿素為沉淀劑，采用水熱法制備出不同金屬離子摻雜的SnO2材料。利用 XRD及恒流充放電儀對(duì)材料的物相及電化學(xué)性能進(jìn)行表征。結(jié)果表明，少量金屬離子的摻雜僅以雜質(zhì)的形式存在于SnO2材料的晶格中，并未改變材料的主體晶格結(jié)構(gòu)。在100mA/g的

6、電流密度，0.01~3.0V電壓范圍條件下?lián)诫s10%Zn2+、10%Mn2+和5%In3+的SnO2材料首次放電容量分別為1619.2mAh/g、1444.6mAh/g、1319.9mAh/g，首次庫倫效率分別為44.4%、83.3%和51.4%，50次循環(huán)后容量的保持率分別為12.8%、11.9%、36.6%。金屬離子摻雜后 SnO2材料的首次庫倫效率與50次循環(huán)后的保持率均高于未摻雜的樣品（首次庫倫效率41.1%，50次循環(huán)后的保持