纳米cu6sn5的制备及其在锂离子电池负极中的应用

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1、硕士学位论文纳米Cu6Sn5的制备及其在锂离子电池负极中的应用PREPARATIONOFNANOMETERCu6Sn5ANDITSAPPLICATIONINLITHIUMIONBATTERYANODE曹恒振哈尔滨工业大学2016年12月万方数据国内图书分类号：TB333学校代码：10213国际图书分类号：66.03密级：公开工程硕士学位论文纳米Cu6Sn5的制备及其在锂离子电池负极中的应用硕士研究生：曹恒振导师：计红军副教授申请学位：工程硕士学科：材料工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2016年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学万方数据ClassifiedI

2、ndex:TB333U.D.C:66.03DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringPREPARATIONOFNANOMETERCu6Sn5ANDITSAPPLICATIONINLITHIUMIONBATTERYANODECandidate：HengzhenCaoSupervisor：AssociateProf.HongjunJiAcademicDegreeAppliedfor：Master’sDegreeofEngineeringSpeciality：MaterialsEngineeringAffiliatio

3、n：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology万方数据哈尔滨工业大学工程硕士专业学位论文摘要锂离子电池是非常常见的储存电能的设备，与我们的生活息息相关，然而商品化的锂电池负极材料一直被容量较低的石墨类碳材料所垄断。锡基材料容易获取、容量较高获得研究学者越来越多的关注。然而，Sn本身在锂化过程中有很高的体积变化，限制了Sn的循环寿命，而电极材料的纳米化和合金化将有效解决这一问题，本课题重点研究S

4、n基材料在锂离子电池电极中的应用。课题以Sn基材料中的常见的金属间化合物Cu6Sn5为主要研究对象，采用常用的强还原剂如硼氢化钠，在液相中还原金属离子的方法，在乙二醇溶液和水溶液中制备得到纳米Sn及纳米Cu6Sn5，通过XRD及SEM的简单比较，确定水溶液体系得到的纳米Cu6Sn5的分散稳定性更好、粒径也更加均匀。在后续实验中主要采用水溶液体系来制备纳米颗粒，通过DOE实验优化的方法，探究了反应条件对于得到产物的影响，并探讨了反应的机理。之后，对生成的纳米颗粒作了SEM、TEM、红外光谱分析及TG-DSC热分析。本课题还开发了在水溶液体系中制备了石墨烯与纳米C

5、u6Sn5颗粒的复合材料，这种复合材料有望发挥石墨烯与纳米Cu6Sn5的材料协同性。为充分说明Cu6Sn5相比于纯Sn材料的性能，进一步开发了一步高效制备纳米Sn颗粒的方法。最后采用自组装方法制备了纳米Cu6Sn5颗粒、纳米Sn与石墨烯复合的材料。为研究材料的电化学性能，将以上制备得到的材料作为锂离子电池负极活性材料，组装成锂离子模拟半电池进行循环充放电及倍率性能研究，RGO/Cu6Sn5复合材料的循环稳定性及容量值均要好于纳米Cu6Sn5、纳米Sn、石墨烯、RGO/Sn等4种材料，经18次循环充放电之后的稳定容量为461mAh/g，展现出了优异的稳定性。RG

6、O/Cu6Sn5复合材料倍率性能较佳，材料经历大倍率充放电之后，再次回到小倍率，依然具有优良的容量保留，且稳定性较好。关键词：Cu6Sn5纳米颗粒；纳米Sn；锂离子电池；负极材料；石墨烯-I-万方数据哈尔滨工业大学工程硕士专业学位论文AbstractWiththepopularizationofportableelectronicdevices,lithium-ionbatterieshavebeenwidelyusedandextendedtotheelectricvehicleandothernewenergyautomotivefield.Butthee

7、lectrodematerialssetalimittothelarge-scalepromotionoflithium-ionbatteryapplication.Forthemoment,thecommerciallithiumbatteryanodematerialhasbeenmonopoliedgraphitecarbonmaterial.Withlowcost,highcapacity,andotheradvantages,theideaofusingtin-basedmaterialsaslithium-ionbatteryanodemateri

8、alhasbeenmoreandmor