鋰離子電池納米結(jié)構(gòu)負極材料的研究.pdf

1、由于鋰離子電池采用鋰離子存貯材料取代金屬鋰，改善了鋰電池由于枝晶生成所造成的安全隱患及循環(huán)性能差的缺點，并保留了鋰電池高電壓的優(yōu)點，同時還兼具能量密度大，重量輕，體積小，循環(huán)壽命長，無記憶效應，環(huán)境友好等優(yōu)點，近來發(fā)展較快。本論文就鋰離子電池負極材料錫氧化物和尖晶石Li<,4>Ti<,5>O<,12>及其與碳納米管的復合電極材料進行了研究。主要工作分為以下兩部分： (一)本部分采用水熱法制備了純相SnO和SnO<,2>納米負極材

2、料，采用水熱法制備了不同摩爾比的SnO/MWCNTs和SnO<,2>/MWCNTs納米負極材料。運用x射線衍射(XRD)、紅外光譜(FTIR)和透射電鏡(TEM)及電化學性能測試對合成材料進行表征和電化學性能研究。主要內(nèi)容如下： 1．納米SnO和SnO<,2>電極材料水熱法合成、表征和電化學測試。X射線衍射譜圖分析可知， SnO為Romarchite．Syn型，SnO<,2>為錫石型。TEM測試表明產(chǎn)物為納米結(jié)構(gòu)。電化學測試表明

3、水熱法合成過程中加入PEG-400制備得到的SnO和SnO<,2>負極材料的循環(huán)性較未加PEG-400制備得到的SnO和SnO<,2>要好。 2．水熱法合成不同摩爾比的納米SnO/MWCNTs復合電極材料。X射線衍射譜圖表明水熱法成功合成了納米SnO/MWCNTs復合材料。TEM測試表明復合材料中的SnO為納米棒，并均勻附著在MWCNTs表面，電化學測試表明碳納米管的加入可以改善SnO的電化學性能。 3．水熱法合成不同摩

4、爾比的納米SnO<,2>/MWCNTs復合電極材料。X射線衍射譜圖表明水熱法成功合成了納米SnO<,2>/MWCNTs復合電極材料。TEM測試表明復合材料中的SnO<,2>為納米粒子，大部分均勻附著在MWCNTs表面，少量進入MWCNTs管內(nèi)，電化學測試表明復合材料的循環(huán)性能較好。 (二)本部分采用微波法成功制備尖晶石Li<,4>Ti<,5>O<,12>，并在此基礎上研究對其進行多壁碳納米管的復合改性。采用X射線衍射(XRD)、

5、紅外光譜(FFIR)和透射電鏡(TEM)系統(tǒng)地研究了微波功率、輻射時間、鋰源和反應物配比對合成Li<,4>Ti<,5>O<,12>的影響，并采用電化學測試手段研究了微波法合成Li<,4>Ti<,5>O<,12>的電化學性能。主要內(nèi)容如下： 1．在功率為500W和700W，時間為10min和15min，分別以LiOH·H<,2>O和Li<,2>CO<,3>為鋰源(鋰源過量8％)探討微波法合成納米尖晶石Li<,4>Ti<,5>O<,

6、12>電極材料的條件。對樣品進行XRD和FTIR測試分析，發(fā)現(xiàn)在700W，15min條件下可以合成較純的尖晶石Li<,4>Ti<,5>O<,12>，但由于鋰源過量，合成樣品中有少量Li<,2>TiO<,3>生成。TEM照片表明合成的樣品為30nm左右的納米粒子。對以Li<,2>TiO<,3>為鋰源在功率500W和700W，15min條件合成的樣品進行電化學測試，合成的樣品具有良好的循環(huán)性能。 2．以LiOH'H<,2>O和Li<

7、,2>TiO<,3>為鋰源，微波法合成純相尖晶石結(jié)構(gòu)Li<,4>Ti<,5>O<,12>電極材料。反應條件為功率700W，時間為15min。樣品的XRD和FTIR測試分析表明，在此條件下可以合成純相尖晶石Li<,4>Ti<,5>O<,12>。TEM照片表明合成的樣品為小于50nm左右的納米粒子。分別對在此條件合成的樣品在不同電流密度下進行電化學測試，結(jié)果表明合成的樣品具有良好的循環(huán)性能。 3．微波法合成不同摩爾比尖晶石結(jié)構(gòu)Li<