石墨氧化锡活性炭锂离子电池负极材料的合成及性能

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1、第21卷第3期化学研究中国科技核心期刊2010年5月CHEMICAIRESEARCHhxyj@henu．edu．ca石墨／氧化锡／活性炭锂离子电池负极材料的合成及性能张金章，陈旭辉。(1．福州大学化学化工学院，福建福州350108；2．福州大学化肥催化剂国家工程研究中心，福建福州350002)摘要：采用液相法，以SnC1。·2HO、石墨、活性炭为原料，在油浴中共热合成石墨／氧化锡／活性炭复合材料．通过XRD和电化学测试对材料进行了表征．结果表明，样品中含有石墨和金红石SnOz．这种材料作为锂离子电池负极材料具有良好的充放电循环性能．关键词：锂离子电池；负极材料；石墨；氧化锡；活性炭

2、；复合材料中圈分类号：O646文献标识码：A文章编号：1008—1011(2010)O3一O028～O3SynthesisandPerformance0fGraphite／SnO2／ActiveCarbonAnodeMaterialforLi-ionBatteryZHANGJin—zhang，CHENXu—hui(1．CollegeoJChemistryandChemicalEngineering，FuzhouUniversity，Fuzhou350108，Fujian，China：2．NationalEngineeringResearchCentero，ChemicalFerti

3、lizerCatalyst，FuzhouUniversity，Fuzhou350002，Fujian，China)Abstract：Graphite／SnO2／activecarbonwassynthesizedbyliquidphasemethod，usingSnC12·2HzO，graphiteandactivecarbonasrawmaterials，whichwereheatedtogetherinoilbath．ThematerialwascharacterizedbvXRDandelectrochemicaltest．Itwasfoundthatthesampleinc

4、ludedgraphiteandrutileSnO2，andthiscomplexmaterialhadgoodcycleperformanceasanodematerialforLi—ionbattery．Keywords：Li—ionbattery；anodematerial；graphite；SnO2；activecarbon；complexmaterial开发混合动力电动车，纯电动车等新能源电动汽车对锂离子电池的比容量提出了进一步的要求，目前商业化的锂离子电池主要采用石墨作为负极材料，但是理论容量只有372mA·h·g～，无法进一步满足高比容量锂离子电池的需要，因此有必要开

5、发出高比容量的锂离子电池负极材料．非碳负极材料越来越受到重视，如硅基材料lI]，过渡金属氧化物等．锡基材料，因其具有较高的比容量越来越受到广泛的关注，1997年日本富士胶片公司推出锡基复合氧化(TCO)负极材料后，在全世界范围内掀起一场研究锡基负极材料的热潮，开发出了锡／石墨复合物，锡基合金等电极材料．以氧化锡为例，其脱嵌锂机理如下：4Li+SnO2+4e—Sn+2Li2O(1)I+Sn+xe—SnI一(0≤j‘≤4．4)(2)一个锡原子最多可嵌入4．4个锂，SnO!的充放电理论容量为781mA·h·g．但锡基材料在循环的过程中，因体积效应导致其容量衰减较快．甲酸作为一种弱的还原剂

6、，曾被用于合成PtSn／C燃料电池催化剂l8]，而用于合成锂离子电池锡基负极材料还未见报道．本工作以甲酸为还原剂，液相还原一氧化法合成石墨／氧化锡／活性炭复合材料，并将其装配成锂离子电池负极，对其进行电化学性能测试．1实验部分1．1主要试剂SnC1·2HO(A．R)，浓HCI(A．R)，甲酸(A．R)，活性炭(A．R)，石墨为电池级；实验用水为去离子水．收稿日期：2009～12—28．作者简介：张金章(1985一)，男，硕士，研究方向为锂离子电池负极材料的剖备与性能第3期张金章等：石墨／氧化锡／活性炭锂离子电池负极材料的合成及性能291．2材料的制备将4．5g(0．02mo1)Sn

7、C12·2H2O，0．68g石墨，0．223g活性炭，和1．5mL浓HC1加入到150mL水中，强烈搅拌下，缓慢滴入6mI甲酸．90℃下回流8h，过滤，洗涤，干燥．在700。C氮气保护下热处理1h，自然冷却．1．3样品分析样品表征采用x射线衍射仪(XRD，荷兰，PhilipsXPertProMPD，条件为钴靶Ka，辐射，管电压4OkV，管电流30mA，扫描范围2为25～90。，电化学测试采用Land充放电测试仪．1．4模拟电池制作将制得的材料，高导碳(BP2000)，