鋰離子電池用硫化鋅負極材料的制備及性能研究.pdf

1、隨著鋰離子二次電池的日益普及，關于鋰離子電池電極材料的研究也越來越得到重視，傳統(tǒng)的碳負極材料因其低比容量已經(jīng)無法滿足新一代鋰離子電池負極材料的需要，非碳負極材料的開發(fā)研究顯得更加重要。本文對鋰離子電池用硫化鋅負極材料的制備及性能進行了研究。主要內(nèi)容如下： ⑴以ZnCl2?4H2O和Na2S9H2O為原料，用液相沉淀法制備了直徑為10-20nm的ZnS納米顆粒，并以蔗糖為碳源對其進行碳包覆處理。合成的ZnS/C在40 mAg-1的

2、電流密度下的嵌鋰和脫鋰比容量分別為1231.8 mAh g-1和634.7mAh g-1，100次充放電循環(huán)后脫鋰容量仍有525mAh g-1、保持率達82.8％。納米ZnS/C材料顯示出較高的比容量和優(yōu)秀的循環(huán)性能，是有潛力的鋰離子電池負極材料之一。 ⑵探索了ZnS材料的嵌脫鋰機理，研究結(jié)果表明，在嵌鋰過程中ZnS首先與Li發(fā)生置換反應，生成Zn和Li2S，生成的Zn再與鋰反應形成Li-Zn合金；在脫鋰過程中，鋰從Li-Zn合

3、金中脫出，Li2S分解并與Zn重新生成ZnS。其中，首次生成的Li2S無法完全可逆回去，造成首次不可逆容量較大，而且在之后的循環(huán)過程中仍有部分Li2S參與電極反應。 ⑶比較了ZnS的固相和液相制備工藝，選用H2O為溶劑的液相法制備ZnS材料；研究了碳包覆工藝對材料的影響，結(jié)果表明碳包覆技術有利于改善材料的電子導電性能、提高其電流效率，從而緩解電極極化、進一步改善其循環(huán)性能。 ⑷采用機械化學法制備一種兼具Sn材料的高理論容