鈷基和錫基氧化物的制備及其作為鋰離子電池負極材料的研究.pdf

1、鋰離子電池具有電壓高，體積小，無環(huán)境污染，和電池容量大等優(yōu)點。廣泛應用于電動汽車、各種便攜式電子設(shè)備以及航天航空器件等方面。市場上大部分的負極材料為碳基材料，但是它的電池性能已達到372 mAhg-1的理論比容量極限。研究發(fā)現(xiàn)，過渡金屬氧化物負極材料鈷的理論比容量達到890 mAhg-1，而錫基材料氧化物更是達到790 mAhg-1，成為現(xiàn)在研究的熱點。但是負極材料在充放電過程中伴隨大的體積變化，引起材料結(jié)構(gòu)的粉碎，致使容量迅速衰減，表

2、現(xiàn)出較差的循環(huán)性能。所以在獲得高容量的同時，如何提高負極材料的循環(huán)穩(wěn)定性，是現(xiàn)在材料的研究重點。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴研究了多孔結(jié)構(gòu)的Co3O4納米材料對電池循環(huán)性能的研究，采用水熱法和隨后的熱處理制得具有多孔結(jié)構(gòu)的Co3O4，在高電流密度1 Ag-1電流密度下，200次循環(huán)后500℃處理得到Co3O4比容量仍有897 mAhg-1，高于理論比容量(890 mAhg-1)顯示了良好的循環(huán)性能。而800℃處理的材料，相同電流密

3、度，200次循環(huán)后，比容量僅為195mAhg-1。⑵研究了N摻雜C對鋰離子電池循環(huán)性能的影響。通過常溫制得前驅(qū)體MOFs和隨后的兩步熱處理得到空心結(jié)構(gòu)的N-C/Co3O4。將N-C/Co3O4和Co3O4材料分別組裝成電池。制備的空心球結(jié)構(gòu)的N-C/Co3O4納米材料，在1 Ag-1電流密度下，首次放電比容量為1573 mAhg-1，150次循環(huán)后比容量還有1317 mAhg-1,表現(xiàn)出良好的循環(huán)性能，這也許是目前報道在如此大電流下性能

4、表現(xiàn)最好的材料了。而純Co3O4材料在相同電流密度下150次循環(huán)后可逆比容量僅有884 mAhg-1。⑶采用簡單水熱合成方法和隨后不同的熱處理溫度成功制備出空心球結(jié)構(gòu)的SnO2和顆粒結(jié)構(gòu)的SnO2，對它們電化學性能進行系統(tǒng)研究及比較。結(jié)果表明，熱處理溫度為500℃而得到空心球結(jié)構(gòu)的SnO2具有比較好的循環(huán)穩(wěn)定性和較高的可逆容量，首次放電比容量可達1910 mAhg-1，在電流密度500 mAg-1的條件下循環(huán)40次后實際比容量仍能保持在