锡基氧化物及其复合材料的制备与电化学嵌锂性能研究

摘要

近年来，人们对纳米二氧化锡的储锂性能进行了较深入全面的研究，发现与碳材料相比，SnO2在容量方面有着明显的优势。但其首次不可逆容量较高，体积变化大，循环性能尚不理想，因此未能实现商品化。为了解决锡氧化物存在的以上缺点，人们在其中加入一些金属或非金属氧化物，经处理后得到的一些锡基复合氧化物负极材料不仅可提高放电容量，还可以部分改善负极的充放电循环寿命。因此，对锡氧基复合氧化物进行研究，以降低不可逆容量损失，改善循环寿命且保持其较高比容量，具有十分重要的意义。本文中首先采用水热法和熔盐法制备了SnO2纳米颗粒及纳米棒，并对其电化学性质进行了测试。在此基础上，相继制备了复合氧化物Zn2SnO4和Co2SnO4，研究各种实验条件对产物的影响，并初步考察了其电化学性能。 分别采用水热法和熔盐法制备了SnO2纳米颗粒和纳米棒，研究各种反应条件对产物的影响，实现了产物的形貌和粒径等的人为控制。将制备的SnO2材料进行系列电化学测试，发现其前几周放电容量较高，SnO2纳米颗粒的首次放电容量为1684mAh/g，随后的可逆容量为1060mAh/g。熔盐法制备的SnO2纳米棒循环寿命较水热产物好，其中SnO2纳米细棒的容量衰减缓慢，循环寿命最好。 利用水热合成方法制备了不同形貌的Zn2SnO4纳米颗粒，讨论了水热温度、时间及碱浓度等变量条件对产物结构形貌的影响，并对不同碱浓度下制备的产物进行了电化学嵌锂性能研究。电化学测试结果表明水热制备的Zn2SnO4纳米颗粒放电容量高，循环寿命好。实验制备的均匀立方体形貌的Zn2SnO4颗粒首次放电容量可达1383.9mAh·g-1,随后的放电容量为988.4mAh·g-1，循环50周后放电容量仍能保持在580mAh·g-1。对循环后的立方体型Zn2SnO4纳米颗粒电极进行TEM和XRD分析，发现其形貌保持较好，首次充电过程中部分可逆形成Zn2SnO4，这是电极具有高容量的主要原因之一。 将含有锡和钴两种金属的前驱体在氩气气氛下经熔盐法处理，可得到纯净的Co2SnO4颗粒。将得到的Co2SnO4材料与相似方法和条件下制备的CoO-SnO2混合物材料同时进行电化学测试，结果表明Co2SnO4前几周放电容量较高，但衰减速度快，循环寿命不理想，经过水热处理后，样品循环性能有所改善。制备的Co2SnO4和按2∶1的摩尔比相加的CoO-SnO2混合物的电化学行为有明显的不同，混合物显示出相对高的容量和鋿的的循环寿命。

目录

文摘

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第一章引言

第二章纳米SnO2的制备及电化学性能研究

第三章Zn2SnO4的制备及电化学性能研究

第四章Co2SnO4的制备及电化学性能研究

第五章结论

致谢

参考文献

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