锂离子电池Sb2O3负极材料的制备及其性能研究.pdf

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1、分类号密级锂离子电池Sb2O3负极材料的制备及其性能研究研究生姓名：谭玉明指导教师姓名、职称：陈宪宏，侯清麟教授学科专业：材料学研究方向：锂离子电极材料湖南工业大学二零一八年六月四日分类号密级锂离子电池Sb2O3负极材料的制备及其性能研究PreparationandpropertiesofSb2O3anodematerialsforlithiumionbattery研究生姓名：谭玉明指导教师姓名、职称：陈宪宏，侯清麟教授学科专业：材料学研究方向：锂离子电极材料论文答辩日期2018.6.4答辩委员会主席二零

2、一八年六月四日湖南工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：日期：年月日湖南工业大学论文版权使用授权书本人了解湖南工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，

3、可以采用复印、缩印或其他手段保存学位论文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。作者签名：导师签名：日期：年月日摘要近年来，锂离子电池被广泛用于移动设备、电动汽车和航天航空等设备动力系统的重要部分。Sb2O3因其具有较高的理论比容量，是具有重要应用前景的锂离子负极材料。然而，Sb2O3在脱嵌锂过程中因存在体积膨胀大，使其迅速粉化，造成循环稳定性差，使其应用范围受到限制。本研究采用溶剂热法或直接沉淀法制备了Sb2O3锂离子电池负极材料，在控制Sb2O3的形貌结构的基础上，再将其与碳材料(CNTs和

4、石墨烯)复合，以期提高其电化学性能及循环稳定性。采用XRD、SEM、TEM、CV、GSCD、EIS等手段对材料的晶体结构、形貌以及电化学性能进行了表征。主要研究研究结果如下：首先，采用溶剂热法制备Sb2O3材料，探讨了制备条件对Sb2O3形貌结构、电化学性能的影响。研究发现，当三氯化锑为8mmol，氨水的量为2.5mL，添加1gPVA时，获得的圆饼状结构Sb2O3的电化学性能最好，在20mA/g下其首次充电容量可达348.24mAh/g，首次库伦效率为65.28%，经循环40次后，容量为201.59mAh

5、/g；在100mA/g下容量为232.42mAh/g。其次，采用直接沉淀法制备Sb2O3材料，探索了制备条件对Sb2O3形貌结构、电化学性能的影响。测试结果显示，当三氯化锑为5mmol、2-甲基o咪唑为20mmol时，反应温度为30C，反应时间为24h，时，得到均匀的银耳球状结构的Sb2O3。该结构具有良好的电化学性能，在20mA/g下首次充电容量可达446.29mAh/g，放电容量为724.04mAh/g，循环50次后容量维持274.46mAh/g，在100mA/g下容量为234.69mAh/g。最后，

6、将上述两种方法制得的Sb2O3与碳材料进行复合，比较了复合后两种材料对电化学性能的影响。研究结果表明，Sb2O3复合CNTs较复合石墨烯得到的材料具有更好的电化学性能，特别是采用沉淀法制备的Sb2O3-CNTs首次充电容量高达1080.42mAh/g，在循环50次后容量保持率为67.28%。对比两种制备方法发现，直接沉淀法较溶剂热法获得的Sb2O3材料的纯度高，粒径分布均匀，无团聚现象且性能良好，且操作更简单，反应易于控制，重复性好。关键词：Sb2O3，表面活性剂，金属有机框架，复合材料，锂离子电池IAB

7、STRACTInrecentyears,lithium-ionbatterieshavebeenwidelyusedasanimportantpartofpowersystemsformobiledevices,electricvehicles,andaerospaceequipment.Sb2O3islithiumionanodematerialwithsignificantapplicationprospects,owingtoitshightheoreticalspecificcapacity.Ho

8、wever,theapplicationofSb2O3waslimited,becauseofitslargevolumeexpansionintheprocessofdeintercalationwouldcausepulverizedrapidly,resultinginpoorcirculationstability.Inthisstudy,theSb2O3lithiumionanodematerialwasprepar