錫-聚吡咯三維納米結(jié)構(gòu)鋰離子電池負(fù)極材料的制備及穩(wěn)定性研究.pdf

1、由于鋰離子電池具有高能量密度、高開路電壓、以及長的使用壽命，一直被廣泛應(yīng)用于各種便攜式電子設(shè)備以及混合動力汽車中。其中硅，錫，鍺以及一些金屬氧化物由于具有較高的嵌鋰容量，有望成為新一代鋰離子電池負(fù)極材料。然而，這些材料在充放電過程中產(chǎn)生的巨大體積變化會導(dǎo)致電化學(xué)性能的迅速惡化。為了能夠滿足新一代高性能鋰離子電池的需求，對電極體系的優(yōu)化十分重要。
　　論文從構(gòu)造三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)支撐的錫基電極以及自支撐三維錫基陣列結(jié)構(gòu)電極兩個角度對錫基負(fù)

2、極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)行改進(jìn)，分別合成了三維錫納米顆粒聚吡咯水凝膠網(wǎng)絡(luò)（3D Sn/PPy）負(fù)極材料以及聚吡咯包覆錫銅合金納米管陣列（Sn-Cu@PPy NT array）負(fù)極材料。論文探討了該獨(dú)特結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制，并通過場發(fā)射掃描電鏡，透射電鏡，電化學(xué)循環(huán)測試和電化學(xué)阻抗測試證實所制備的三維電極結(jié)構(gòu)可以明顯改善錫基電極材料循環(huán)過程中的體積膨脹，顯著提升錫基材料的循環(huán)壽命及倍率性能。在電流密度為200mA g-1循環(huán)條件下，3D Sn/PP

3、y在200次循環(huán)后容量仍保持在511 mAh g-1，相當(dāng)于85％的容量保留率，遠(yuǎn)高于Sn@PPy與Sn顆粒的循環(huán)性能；聚吡咯包覆錫銅合金納米管陣列電極在經(jīng)過200次充放電循環(huán)后容量仍保持在628 mAh g-1，容量保留率為63%，其穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于純錫納米線電極。論文所設(shè)計的電極結(jié)構(gòu)能夠有效減少離子遷移距離，有利于電解液在電極材料中的滲透，同時避免了惰性粘結(jié)劑的使用，減小界面電阻。并且通過與導(dǎo)電聚合物包覆相結(jié)合，進(jìn)一步提升電極結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性