SnO2中空纳米结构及其复合材料的制备与锂电性能研究

摘要

本文利用溶胶凝胶理论中改变电解质浓度或pH值可以调节胶体聚沉颗粒尺度的原理，借助水热条件下的Ostwald熟化作用，设计出了尺寸可调的SnO2中空纳米球的定向合成路线。分别考察了水热时间、水热温度、硫酸锡的浓度、前驱体中添加剂含量对SnO2中空纳米结构的影响，并证实其反应机理确实为Ostwald熟化。通过改变SnSO4的浓度，可以原位调节溶液的pH值，影响聚沉颗粒表面的双电层厚度，从而可以可控合成海胆状SnO2中空纳米结构(270nm-112nm)。同时，探索了粒径尺寸对于锂电性能的影响:随着粒径尺寸的减少，海胆状SnO2中空纳米结构的首次放电比容量有着明显的提高（从492.4mAh/g到841.1mAh/g），还能够有效的缓解其循环过程中的衰减情况（从86.4mAh/g到205.6mAh/g）。
　　通过控制水热温度(180℃)、水热时间(12h)、前驱体中葡萄糖的添加量(0-12g)，我们合成了SnO2@C纳米复合材料，该材料是由无定形碳包覆的SnO2@C纳米颗粒组成的。通过改变前驱体中葡萄糖添加量，可以控制碳包覆层的厚度，前驱体中葡萄糖添加量为3g时得到的产物为包覆完整的SnO2@C纳米复合材料。同时，我们研究了不同碳包覆情况对锂电性能的影响:与未包覆的SnO2纳米颗粒相比，包覆后的首次放电比容量和循环稳定后比容量均有所提高。前驱体中葡萄糖的添加量为3g时，SnO2@C纳米复合材料的综合性能最优异，其首次放电比容量达到1314.3mAh/g，首次放电效率为52.1％，100次循环后容量仍然保持在439.3mAh/g，我们由此可以证明，适当的碳包覆有利于SnO2锂电性能的提高。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 纳米材料

1．1．1 纳米材料的概况

1．1．2 纳米材料的性能

1．1．3 中空纳米材料

1．1．4 纳米复合材料

1．2 SnO2纳米材料

1．2．1 SnO2材料的概况

1．2．2 SnO2纳米负极材料的研究现状

1．2．3 SnO2中空纳米结构的制备方法

1．2．4 SnO2纳米复合材料的制备方法

1．3 SnO2纳米材料在锂电负极上的应用

1．3．1 储锂机制

1．3．2 存在问题

1．3．3 解决方法

1．4 本课题的选题意义及研究内容

第二章 实验部分

2．1 实验试剂及仪器

2．2 表征手段

2．3 扣式锂离子电池的组装和评价方法

第三章 SnO2中空纳米结构的制备及其锂电性能

3．1 引言

3．2 SnO2中空纳米结构的制备

3．3 锂电性能测试

3．4 本章小结

第四章 SnO2@C纳米复合材料的制备及其锂电性能

4．1 引言

4．2 SnO2@C纳米复合材料的制备

4．3 锂电性能测试

4．4 本章小结

第五章 结论

参考文献

在学期间发表论文及参与科研项目

致谢