聚吡咯包覆锡基锂离子电池负极材料的制备及性能研究

摘要

锂离子电池具有高电压,高能量密度,循环寿命长,对环境友好等优点。但锂离子电池的传统负极材料石墨的放电比容量仅为372mAhg-1。金属锡(Sn)的理论容量约为990mAhg-1,远远高于石墨的理论容量,并且安全性能高,成本低。但是当锡作为锂离子电池的负极材料时,在嵌锂和脱锂过程中会有巨大的体积膨胀(300％),从而导致电极中活性物质的粉化、脱落,致使容量迅速下降,循环性能很差。
　　本论文通过化学还原法制备了不同粒径的Sn纳米颗粒,并通过电流置换法制备了Sn-Cu中空纳米颗粒。通过化学原位聚合法分别制备了聚吡咯包覆Sn纳米颗粒和聚吡咯包覆Sn-Cu中空纳米颗粒,得到核壳结构。核壳结构对于缓解体积膨胀有重要作用。壳结构能够防止电极材料的团聚与粘结,在充放电过程中避免电极材料的粉化与团聚,可以很好的起到保护和稳定核的作用。将这种核壳结构的材料作为锂离子电池的电极材料,有望获得高的可逆容量和良好的循环性能。经扫描电子显微镜(SEM)和透射电镜(TEM)表征,Sn纳米颗粒粒径分布较窄,粒径均一,S n-Cu中空纳米颗粒中空结构明显,聚吡咯包覆效果显著,核壳结构明显。
　　经电化学性能表征,Sn-Cu中空结构的纳米颗粒的恒电流循环性能远好于Sn纳米颗粒。50次循环后放电比容量为381.19mAhg-1远高于Sn纳米颗粒的58.64mAhg-1,经聚吡咯包覆后其电化学性能进一步提高,放电比容量达到453.63mAhg-1。

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第一章 绪论

1. 1锂离子电池简介

1. 2锂离子电池碳负极材料

1. 3锂离子电池硅基负极材料

1. 4锂离子电池锡基负极材料

1. 5导电聚合物在锂离子电池电极材料中的应用

1. 6研究课题的提出

第二章 聚吡咯包覆锡颗粒核壳纳米材料的制备及表征

2. 1引言

2. 2实验原料及设备

2. 3实验部分

2. 4结果与讨论

2. 5本章小结

第三章 聚吡咯-锡基合金纳米复合材料的制备

3. 1引言

3. 2实验原料及设备

3. 3实验部分

3. 4结果与讨论

3. 5本章小结

第四章 全文结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

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