锂离子电池用锡钛基纳米氧化物负极材料的制备与表征

摘要

负极材料是影响锂离子电池性能的重要因素。本论文选取二氧化钛（TiO2）和锡基材料作为研究对象，通过对材料结构进行设计和优化，制备出新型结构的二氧化钛材料和两类锡钛基纳米氧化物复合物材料，并对材料的微观结构、形貌以及电化学性能进行了系统研究。
　　通过以碳纳米管作为模板，制备出具有介孔结构的二氧化钛纳米线材料。材料兼具纳米材料和亚微米材料的优点，可以防止材料在循环过程中发生聚集。充放电测试表明，材料具有良好的电化学性能，当电流密度为200 mA g-1时，循环500次后，材料比容量仍然能够达到151.0 mAh g-1，体现了良好的循环性能。
　　通过两步沉积以及碳化，制备出了介孔结构的C-SnOx@TiO2纳米微球。材料中的碳材料不仅提高了材料整体的导电性能，而且对材料中SnOx的体积变化起到了缓冲作用；材料中的TiO2外壳起到了很好的包覆作用，同时有效地避免了 SnOx材料的团聚。充放电测试表明，在800 mA g-1的电流密度下，循环500次之后比容量为466.4 mAh g-1；在更高的电流密度（2000 mA g-1）下进行测试的时候，循环1000次之后，比容量仍然可达到377.0 mAh g-1。
　　通过较为简便的方法，成功制备出了“蛋黄”中空结构的SnO2@TiO2负极材料。材料表面较为粗糙，具有较大的比表面积。同时，材料中空结构为 SnO2庞大的体积变化提供了缓冲场所，缓解了应力对材料整体结构的影响，保持了结构的完整性。此外，材料的TiO2外壳可以抑制SnO2材料的团聚。在充放电循环测试中，当电流密度分别为200、800、1000、2000和5000 mA g-1时，材料的比容量分别为693.1、588.6、536、480.1和388.9 mAh g-1，显示了良好的倍率性能；同时，当电流密度为800 mA g-1、循环500次以后比容量为518.2 mAh g-1；并且当电流密度提升至2 A g-1时，经过800次循环比容量仍然能够达到472.7 mAh g-1。材料优异的电化学性能得益于其独特的中空结构。

目录

声明

第一章 绪论

1 . 1 TiO2负极材料

1.2 锡基负极材料

1 . 3 Sn/SnO2与 TiO2复合物负极材料的研究

1.4 选题依据以及研究内容

第二章 TiO2介孔纳米线的制备与研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第三章 C-SnOx@TiO2核壳结构的制备与研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 SnO2@TiO2核壳结构的制备与研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文