锡基合金及其复合材料作为锂离子电池负极材料的研究

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1、1】NanjingUnive1．sityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSch001C01legeofMaterialScienceandT色chn0109yResearchesonSn—basicAlloyandSn—basicCompoSiteMaterialsforLithiumIonBatteriesAnodeAThesisinAppliedCheIllistryb：yZhuXiangAdvisedbyProf-ZhangXiaogangSubmittedinPartialFulfillmentofm

2、eRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch，2010下进和致究成学位或部扫描南京航空航天大学硕士学位论文摘要目前商用的锂离子电池负极材料是具有良好循环稳定性的石墨化碳材料，但是它的容量偏小；石墨烯材料是近年来新兴的碳材料，作为石墨材料的组成基元，印2碳原子组成的单原子层结构支撑起其特异的物理化学性质，在锂离子电池负极材料领域也同样展现出优异的性能；sn能够与Li+发生可逆的合金化去合金化反应而生成储锂容量很大的Lj4．。Sn合金相，但是多次循环的稳定性很差。本论文通过不同方法制备Sn基合金及其与

3、碳的复合材料，研究材料结构、形貌、颗粒大小等因素对其充放电性能的影响，探讨优化Sn基合金负极材料循环性能的有效途径。(1)通过液相共还原制备sn。Co合金纳米颗粒，对比还原条件发现在水溶液中有络合剂存在的条件下得到的Sn．Co合金粒径在20一40蛐之问且成分单一结晶性好，25次循环容量为178．9mAh，g，保持率19．1％；球磨复合sn—co合金与乙炔黑得到的含碳16．7wt％的sn—co／c复合物经25次循环容量容量为211．1mAh／g，保持率为45．3％，性能比Sn_Co合金提高很多。(2)优化还原条件实现了Sn2+，C02+以及氧化石墨(GO)

4、的共还原，得到Sn—Co／还原氧化石墨烯(RGO)复合物，Sn及Sn—Co合金的结晶度较高，RG0以低石墨化无定型碳材料形式存在，具有褶皱结构。其首次不可逆容量损失仅为38．1％，80次循环后仍能保持547．6mAb儋的放电容量，循环稳定性、高倍率充放电性能都得到了很大提升。(3)通过间苯二酚．甲醛形成的凝胶对Sn4+进行包覆形成前驱物，对其进行碳化处理得到S“C复合物，并对比Go对前驱物改性后得到的Sn／C复合物的性能，结果表明s11／C复合物的结构由改性前的碳球负载sn变为云状卷曲包覆sn，由于sn与碳基底结合力的加强使得复合物的容量性能和循环稳定性

5、得到提高，改性S11／C复合物经35次循环以后容量几乎无衰减，90次循环容量保持在220mAh儋以上。关键词：锂离子电池，负极材料，Sn基合金，碳复合物，石墨烯锡基合金及其复合材料作为锂离子电池负极材料的研究ABSTRACTGraphitematerialsarewidelyusedastheanodematerialsforcommercial1ithiumionbatteriesduetoitsexceuentcycⅡngstability．However，t11e打capacitypropertiesaurenotash瞻haseXpected．G

6、raphene，anovelca1．bonaceousmater谊1，hasbeenwidelyi工lvest蟾atedrecently；itiSconsideredasthebasicunitof黟aphite．Thespecialstructweof乎apheneasselnbledby印2carbonatomssuppor乜itsuniquephysicalandchemicalproperties．Inme印plicationf记ldofhthiumionbatteries，gr印hene_baSedmaterialSalsoexhmitedex

7、cellentperfbrmance．SncouldreactwithLiiontof缸mLi4．4Snalloythathash蟾hvolumeofstor证ghthium．TheprocessofaⅡoy血gandde—alloyiIlgiSrevers如le．However，i11longt曲ecyclillg，Snex胁itedpoorstabil毋．InthiSworl(，dif诧rentmethodswereusedtosynthesizeSn_baSedaⅡoyandcompoundcompositewithcarbonaceousmate

8、riak．Thestl．uctllre，propertiesa11dthesiz