锑基碳复合负极材料的制备及储钠性能的研究

摘要

近年来，随着大功率电池的需求越来越大，传统的碳负极材料己经不能满足市场的需求，锑基材料具有理论比容量高、嵌钠电位低等优势，是新型的钠离子负极材料的理想材料之一，具有很好的应用前景。但是合金类负极材料在循环过程中储钠机制是金属锑/锡单质与钠金属进行可逆的合金化和去合金化来工作，主要缺点是钠离子嵌入和脱出过程中严重的体积膨胀导致基体的机械粉化，从而降低了活性材料和电极的电接触，使循环稳定性变差。本论文选取Sb和SnSb材料作为研究对象，针对导电性差、体积膨胀大等问题设计合理的结构使其符合商业化需求，具体研究内容如下：
　　1、采用黑木耳作为原材料，水热合成的方法制备生物质碳前驱体，并用高温煅烧的方法合成大比表面积的多孔生物质碳。以SbCl3为锑源，用硼氢化钠为还原剂，以无水乙醇为溶剂，用液相化学还原的方法将锑纳米粒子沉积在多孔生物质碳上，并对样品进行了XRD、形貌和结构等物性表征该材料在电流密度为100 mA g-1条件下，获得首次最高可逆容量为566.7 mAh g-1,循环250圈仍具有良好的循环稳定性，并探讨掺杂不同比例的碳材料，对复合材料电化学性能的影响。
　　2、采用改进的Hummers方法制备出优良的氧化石墨烯(GO)，并采用SbCl3作锑源，用硼氢化钠作还原剂，CTAB作表面活性剂，用液相化学还原的方法制备出Sb/rGO纳米复合材料。对其进行XRD、形貌和结构等表征进行表征，测试其电化学性能。
　　3、用碳纳米管(CNT)为碳源，Sb(CH3COO)3作锑源，SnCl2?2H2O为锡源，用高温高压的水热合成的方法合成了前驱体SnSbOx/CNT，并用CVD氢气还原的方法得到SnSb/CNT，研究不同温度热处理对形貌和性能的影响，并测试复合物在50 mA g-1,最高可逆容量为534 mAh g-1，循环100圈后容量稳定在477.2 mAh g-1，取得了很好的电化学性能。

目录

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注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 锂离子电池

1.3 钠离子电池的概述

1.4 钠离子电池的负极材料研究进展

1.5 本文主要研究内容

2.1 实验药品与实验仪器

2.2 材料表征方法

2.3 材料电化学性能测试

第三章 多孔生物质碳的制备及其负载Sb的电化学性能的研究

3.1 引言

3.2实验部分

3.3 实验结果讨论与分析

3.4 本章小结

第四章 锑/还原氧化石墨烯复合材料制备及其电化学性能研究

4.1引言

4.2实验部分

4.3 实验结果讨论和分析

4.4 本章小结

第五章 SnSb/CNT复合材料的制备及其电化学性能研究

5.1引言

5.2实验部分

5.3 实验结果讨论和分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2 论文的创新点

6.3 展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文