二氧化锡_碳基纳米复合材料的制备、表征及锂离子电池性能的研究

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1、学校代码10530学号201110071207分类号O469密级公开硕士学位论文二氧化锡/碳基纳米复合材料的制备、表征及锂离子电池性能的研究学位申请人高天指导教师钟建新教授学院名称材料与光电物理学院学科专业物理学研究方向纳米材料的制备与物性二〇一四年五月万方数据Preparation，CharacterizationandLithium-ionBatteryPerformanceofTinDioxideandCarbonCompositesCandidateTianGaoSupervisorProfessorJianxinZhongCollegeFa

2、cultyofMaterial,PhotoelectronicandPhysicsProgramPhysicsSpecializationPreparationandpropertiesofnanomaterialsDegreeMasterofScienceUniversityXiangtanUniversityDateMay2014万方数据湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要

3、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后果由本人承担。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。本人授权湘潭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。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日万方数据摘要锂离子电池负极材料主要分为碳负极材料、锡基负极材料、还有过渡金属氮化物负极材料等

4、。二氧化锡作为一种绿色无毒、自然界储量丰富、有较高的理论比容量的优秀半导体材料，它的制备方法简单，有小的氧化电位，近年来被广泛的应用在气体传感器和锂离子电池负极材料的研究中。石墨烯作为碳材料的一种，拥有好的导电性和卓越的力学性能，它的问世引起了全世界的研究热潮。本文对二氧化锡/碳纳米结构进行了制备、表征及锂电性能的研究，探索其在能量储存上的应用潜力和对这种复合材料工作机理进行了分析。主要内容如下：1．采用真空抽滤法和化学还原法成功地制备了片状二氧化锡/石墨烯纳米复合物材料。采用扫描电子显微镜、X射线衍射和拉曼光谱详细研究了这种复合纳米材料的形貌和结构

5、组成。作为一个高功率高能量电池的负极材料，这种混合的纳米结构可以直接地应用在可充电的锂离子电池之中而不需要添加粘结剂、导电剂和普通的集电器。由于这种先进的结构特征，这种复合物展现出非常强的协同效应，使得锂离子电池具有极高的能量储存稳定性，其在100次充放电循环后仍然能达到550mAhg-1左右的比容量。2．采用单喷口静电纺丝装置成功地制备了二氧化锡/碳复合纳米管状结构。从扫描电子显微镜、透射电子显微镜的图片可以清晰的看到复合纳米管的管口和管内部的空心结构。该制备方法使用相分离的原理，使得纺出的纳米纤维的芯与壳层物质由于不互溶而分离。同时，该方法也解决

6、了以前实验中复合物产量低的缺点。将这种复合管状结构制成锂离子电池，进行电化学性能测试。测试结果发现，在200mAg-1的电流密度下循环100次后其可逆电容量仍然能够维持在600mAhg-1左右，并且这种材料拥有非常好的倍率放电性能，在4000mAg-1的电流强度下，比容量维持在300mAhg-1左右。关键词：锂离子电池；二氧化锡；石墨烯；储锂性能；I万方数据AbstractLithiumionbatteryanodematerialsaredividedintocarbonanodematerials,tinbasedanodematerialsan

7、dtransitionmetalnitridesanodematerials,etc.Asakindofgreennontoxicsemiconductormaterial,tinoxideisgreen,non-toxic,abundant,andhashightheoreticalspecificcapacity.Itspreparationmethodissimplewithlowoxidationpotentialwhichhasbeenwidelyappliedingassensorsandlithiumionbatterycathodem

8、aterialsresearchinrecentyears.Asakindofcarbonmaterial,