锂离子电池锡基合金负极材料的制备及改性研究

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1、ADissertationSubmittedtoZhejiangUniversityofTechnologyForDegreeofMasterPreparationandModificationofTin—basedAlloyAnodeMaterialsforLithiumIonBatteriesSubmittedbyXiaohuiWangSupervised’byProfessorLianbangWangCollegeofChemicalEngineering，Zh,!jiangUniversityofTechnolog

2、y乙hellanKUnlversltyOI1eclmoloApril2014浙江工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所提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研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规

3、定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在——年解密后适用本授权书。2、不保密囱。(请在以上相应方框内打～”)作者签名：王tj·绘导师签名：日期：年日期：剀Id．年月日厂月矽日／浙江工业大学硕士学位论文锂离子电池锡基合金负极材料的制备及改性研究摘要锂离子电池具有比能量高、工作电压高、自放电率低、无记忆效应和安全环保等众多优

4、点，已广泛应用于便携式电子产品和动力运输等领域，越来越受到科学研究和市场消费的青睐。但是，传统石墨材料理论比容量低(372m刖g)且高倍率性能不够理想，大量的研究用于寻找容量更高、倍率性能更好且成本更低的锂离子电池负极材料。锡的理论容量(990mAh／g)约2．7倍于石墨材料，同时拥有良好的电子传输性能和更高的振实密度因而引起了广泛关注。本文以锂离子电池锡基合金负极材料为研究对象，采用球磨法和化学还原法制备锡基合金材料，并对其进行改性。运用XRD、SEM、EDS和FTIR等手段对材料的组分、结构及形貌进行表征，并使用恒流充

5、放电、循环伏安以及交流阻抗等方法对材料的电化学性能进行系统分析。(1)通过球磨法合成FexCu6．xSn5(x=O，O．5，1，2)合金。研究表明，在不改变Cu6Sn5六方晶系结构的基础上，其循环性能随着铁含量的增多得到一定的改善；然而当铁含量继续增加时，其循环性能反而下降，因此适量的铁掺杂有利于提高Cu6Sn，合金材料的循环稳定性。在此基础上，对FeCu5Sn5合金材料进行碳包覆处理。研究发现，随着碳量的增多，FeCu5Sn5／C循环性能得到很大改善。当碳含量为20％时，其首次放电容量为682mAh／g，在循环50周后容

6、量保持在376mAh／g。(2)使用AgN03溶液对Cu6Sn5合金材料进行表面处理。结果表明，Ag颗粒沉积于合金材料表面并形成Cu6Sn5．Ag复合物。材料浙江工业大学硕士学位论文的比容量有了明显提高，循环性能也得到了一定的改善。当AgNO。浓度为0．3mol／L时，所得材料的首次放电容量达623mAh／g，50周循环后仍保持在359mAh／g。(3)利用化学还原法制备了FeSn2／CNTs复合材料，并比较了FeSn2、CNTs以及FeSn2／CNTs复合物的储锂性能。研究表明，FeSn2／CNTs复合物具有更好的电化学

7、性能，首次放电比容量达642mAh／g，在循环20周后仍保持约400mAh／g。关键词：锂离子电池，球磨法，化学还原法，锡基合金II浙江工业大学硕士学位论文PREPARATIONANDMODIFICATIONOFTIN．BASEDALLOYANODE剐随LTERIAI。SFORLITHIUMIONBATTEIUESABSTRACTLithiumionbatterieshaveattractednumerousresearchersandbeenwidelyusedinportableelectricproductsandp

8、oweredtransportduetotheadvantagesofhighcapacity,highworkingvoltage，lowself-dischargment，nomemoryeffect，safetyandenvironmentallyfriendly．However,asatradi