【摘要】：鋰離子電池錫基負(fù)極材料,具有環(huán)境友好、理論比容量高等優(yōu)勢。然而,錫基負(fù)極材料存在循環(huán)過程中巨大的體積變化,導(dǎo)電性很差,表面很容易形成不穩(wěn)定的固體電解質(zhì)膜(SEI)等問題。針對(duì)上述問題,本論文提出引入多孔結(jié)構(gòu)和碳導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),設(shè)計(jì)并制備了三種不同結(jié)構(gòu)的多孔錫基負(fù)極復(fù)合材料。用軟模板經(jīng)一步水熱法及碳化處理制備出多孔二氧化錫/錫/碳復(fù)合材料(p-SnO2/Sn/C)。5 nm的SnO2/Sn粒子嵌入到有序介孔碳骨架中,不僅能夠緩解SnO2/Sn粒子的體積膨脹,也為鋰離子提供三維傳輸通道,并有效地提高電極材料的電子導(dǎo)電性,確保在其表面形成穩(wěn)定的SEI膜。因此,p-SnO2/Sn/C具有優(yōu)異的長循環(huán)性能。經(jīng)水熱、冷凍干燥及高溫?zé)崽幚碇苽涑龆趸a/碳納米管-石墨烯復(fù)合材料(SnO2/CNT-GN)。CNT和GN形成三維內(nèi)聯(lián)網(wǎng)絡(luò),彈性GN和高機(jī)械性能的CNT協(xié)同提供快速的電子轉(zhuǎn)移路徑,輔助電子快速達(dá)到Sn02表面。因此,Sn02/CNT-GN負(fù)極材料表現(xiàn)出更好的循環(huán)性能和倍率性能。將SnO2自組裝在多壁碳納米管表面,再在其表面原位生長聚苯胺,制得一維共軸聚苯胺@二氧化錫@多壁碳納米管復(fù)合材料(PANI@SnO2@MWCNT)。PANI彈性層、MWCNT緩沖層以及孔道結(jié)構(gòu)可有效緩解SnO2的體積膨脹,并增加電極的導(dǎo)電性。因此,PANI@SnO2@MWCNT負(fù)極材料在不添加導(dǎo)電劑的情況下表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性及較高的倍率性能。
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB383.4;TM912
【圖文】：

高于１邋ｐｐｍ，因?yàn)榻饘黉嚻谒鹾扛叩沫h(huán)境中非�；顫娙菀鬃冑|(zhì)。手套箱里面水氧逡逑含量氋低會(huì)直接影響材料性能。２０３２型扣式電池組成部分包括：正負(fù)極電池殼、電極片、逡逑隔膜、電解液、金屬鋰片、彈簧片、鋼片等，其組裝簡圖可如圖２－１所示。正負(fù)極電池逡逑殼的封合處有橡膠圈，兩個(gè)電極殼合在一起可以形成密閉的內(nèi)部空間，隔絕空氣，為鋰逡逑離子電池工作提供一個(gè)良好的密閉環(huán)境。電極片是測試對(duì)象，在電池內(nèi)部就可以對(duì)其多逡逑種電化學(xué)性能進(jìn)行測試，比如：循環(huán)性能，倍率性能等等。隔膜的主要作用是把正負(fù)極逡逑分開，只容許鋰離子通過不容許電子通過。電解液的目的一方面是提供初始的鋰離子及逡逑鋰離子運(yùn)輸環(huán)境，另一方面是為整個(gè)鋰離子電池提供反應(yīng)場所。鋰金屬片在電池里面不逡逑但充當(dāng)參比電極和對(duì)電極，還向電解液中提供鋰離子。彈簧片和鋼片的主要作用是幫助逡逑鋰金屬片和電極材料接觸良好，保證材料在充放電時(shí)充分反應(yīng)。逡逑２０逡逑

３．３實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論逡逑３．３．１材料制備分析逡逑圖３－１展示了邋ｐ－Ｓｎ０２／Ｓｎ／Ｃ復(fù)合材料的制備過程。第一步，將ＰｌｕｒｏｎｉｃＦ－１２７（軟模板逡逑和造孔劑）溶于去離子水中，再將ＳｎＣＷ５Ｈ２０與之混合形成均勻的混合物。接下來，通逡逑過攪拌和超聲將一水葡萄糖均勻分散在上一步的混合溶液中。該過程中，三嵌段共聚物逡逑Ｐｌｕｒｏｎｉｃ邋Ｆ－１２７的環(huán)氧乙烷單元與水解ＳｎＣｌ４＿５Ｈ２０的羥基及葡萄糖自組裝形成葡萄糖逡逑／Ｓｎ（０Ｈ）４／三嵌段共聚物膠束［Ｍ］。在后續(xù)的水熱處理過程中，葡萄糖脫水生成低聚糖和一逡逑些芳香族化合物。同時(shí)，Ｓｎ０２／炭質(zhì)多糖前驅(qū)體復(fù)合材料轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蛞壕鄰?fù)合物，并逡逑與Ｐｌｕｒｏｎｉｃ邋Ｆ－１２７進(jìn)一步組裝。水熱后形成的Ｓｎ０２納米晶顆粒均勻分布在有序多孔相中。逡逑最后，通過熱解除去ＰｌｕｒｏｎｉｃＦ－１２７，形成了有序多孔碳骨架，骨架巾均勻分布Ｓｎ０２／Ｓｎ逡逑納米粒子。少量的Ｓｎ是由于Ｓｎ０２在高溫下發(fā)生碳熱還原反應(yīng)而形成的。逡逑Ｏｒｄｅｒｅｄ邋ｃａｒｂｏｎ邋Ｐｏｒｅｓ逡逑Ｇｌｕｃ0ｓｅ／Ｓｎ（ＯＨ）４邐ＳｎＯ．／Ｓｎ＾Ａ逡逑Ｓｎ０２／ｃａｒｂｏｎａｃｅｏｕｓ邋Ｐ－ＳｎＯ’／Ｓｎ／Ｃ逡逑Ｐｌｕｒｏｎｉｃ邋Ｆ－１２７邋Ｍｉｘｔｕｒｅｓ邋Ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ邋ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ邋ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ逡逑圖３－１邋ｐ－Ｓｎ０２／Ｓｎ／Ｃ復(fù)合材料的制備示意圖，（１）、（２）和（３）分別代表溶解、水熱處理和高溫?zé)崽幚礤义希常撸玻插澹兀遥腻宸治鲥义鲜紫韧ㄟ^Ｘ射線衍射（ＸＲＤ）測試

逑錫相的形成是由于在高溫?zé)崽幚磉^程中發(fā)生了邋Ｓｎ０２的碳熱還原反應(yīng)而將二氧化錫轉(zhuǎn)變逡逑成了錫。圖３－２巾Ｓｎ０２對(duì)應(yīng)的衍射峰明顯較寬寬，表明該晶粒尺寸較小。用Ｓｃｈｅｒｅｒ方逡逑程（Ｄｈｋ尸Ｏ．９ａ／Ｂ．ｃｏｓ０）計(jì)算了（１１０）、（１０１）、（２１１）和（２００）峰對(duì)應(yīng)的Ｓｎ０２晶粒的平均尺寸，逡逑平均直徑約為４．２邋ｎｍ，這與透射電鏡的結(jié)果基本一致（見下文圖３－４）。另外，與Ｓｎ０２／Ｓｎ／Ｃ逡逑相比，ｐ－Ｓｎ０２／Ｓｎ／Ｃ顯示出更強(qiáng)的Ｓｎ峰，這意味著ｐ－Ｓｎ０２／Ｓｎ／Ｃ中Ｓｎ的結(jié)晶度更高，逡逑可能是因?yàn)椋校欤酰颍铮睿椋沐澹疲保玻返募尤搿Ｔ冢樱睿埃玻樱睿玫模兀遥膱D譜中，Ｓｎ衍射峰很弱，表逡逑明Ｓｎ０２／Ｓｎ／Ｃ樣品中Ｓｎ含量較低。這兩個(gè)樣品的圖譜中均不見碳的峰，是由于熱處理逡逑溫度較低，形成的碳是無定形碳。ｐ－ＳｎＣＶＳｎ／Ｃ的特征峰位與Ｓｎ０２／Ｓｎ／Ｃ的特征峰位基逡逑本相同，表明Ｐｌｕｒｏｎｉｃ邋Ｆ－１２７只是促進(jìn)有序多孔碳基體的形成，而不改變Ｓｎ０２和Ｓｎ相。逡逑：＾Ｅ７１邐Ｉ邋？邋ＳｎＯ

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本文編號(hào)：2775330