鋰離子電池由于綠色、環(huán)保及相對(duì)安全的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電子設(shè)備、電動(dòng)交通工具等,隨著需求的提高,以石墨為負(fù)極的傳統(tǒng)鋰離子電池逐漸不能滿足人們對(duì)高容量的鋰離子電池的要求。硫化銻、二氧化錫由于具有很高的理論比容量、成本低廉、工作電壓低、對(duì)環(huán)境無(wú)污染等特點(diǎn)成為負(fù)極材料研究中的熱點(diǎn)。但是,由于在充放電過(guò)程中其高達(dá)300%的體積膨脹及較大的阻抗使得容量的降低,限制了其在商業(yè)上的應(yīng)用。因此,克服電極材料在充放電過(guò)程中的體積變化對(duì)電極結(jié)構(gòu)的破壞,降低電極材料的阻抗,提高循環(huán)穩(wěn)定性是硫化銻、二氧化錫材料需要解決的問(wèn)題。本文以硫化銻、二氧化錫材料為研究對(duì)象,通過(guò)設(shè)計(jì)與中空碳復(fù)合的材料,研究了其作為負(fù)極材料的電化學(xué)性能。通過(guò)水熱法、水浴法、硬模板法及低溫退火等方法成功制備了超細(xì)三硫化二銻納米顆粒嵌在中空介孔碳納米球結(jié)構(gòu)和中空碳納米盒子包覆的二氧化錫納米結(jié)構(gòu)的納米材料。它們表現(xiàn)出較高的比容量、優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性、良好的倍率性能。三氧化二銻嵌在中空介孔碳納米球材料在100 mA/g的電流下經(jīng)過(guò)160個(gè)循環(huán)后表現(xiàn)出745.3mAh/g的超高比容量,并且在500 mA/g電流下經(jīng)過(guò)400個(gè)循環(huán)后,比容量依然高達(dá)4... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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電池在電動(dòng)工具、便攜式電子設(shè)備、電動(dòng)汽車(chē)和電網(wǎng)儲(chǔ)能中的應(yīng)用

的工作原理及特點(diǎn)離子電池的工作原理主要是鋰離子在電池正極和負(fù)極之間的嵌入在外部電路電流的作用下，鋰離子從正極嵌出，經(jīng)過(guò)含有鋰鹽的電膜到達(dá)電池的負(fù)極，在電池的陰極獲得電子，與負(fù)極的活性材料相上述過(guò)程相反，鋰在負(fù)極失去電子形成鋰離子而從負(fù)極嵌出進(jìn)入電并穿過(guò)隔膜在電池正極與正極材料相結(jié)合。綜合來(lái)說(shuō)，鋰離子電池鋰離子在電極材料間的嵌入和脫嵌過(guò)程，這個(gè)過(guò)程就好像鋰離子來(lái)回?cái)[動(dòng)，因此，鋰離子電池又被形象地稱為“搖椅電池”[50]。 LiCoO2為例展示了鋰離子充放電原理。充電時(shí)，鋰離子從正極脫，同時(shí)，Co3+失去電子被氧化成 Co4+；反應(yīng)式為：Co3+-e-→Co4+。插入石墨中的同時(shí)，石墨得到從充電電路中得到電子，形成 LixC6； x e-+ 6 C → LixC6；放電過(guò)程與之相反。

圖 3.1 制備 Sb2S3@C 的工藝流程圖如圖 3.1，展示了合成 Sb2S3@C 的工藝流程圖。其主要分為兩步，首先利用二氧化硅做模板，制備具有中空介孔結(jié)構(gòu)的碳納米球；接著，以碳納米球?yàn)槲⒎磻?yīng)器在水熱條件下生長(zhǎng) Sb2S3納米顆粒，形成 Sb2S3@C。3.2.1 中空介孔碳納米球（MHCS）的制備介孔中空碳納米球是用傳統(tǒng)地模板法制備的[93]。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，正硅酸四乙酯（TEOS）在水中水解產(chǎn)生二氧化硅的納米球，以二氧化硅納米球?yàn)楹诵�，在表面包覆一層酚醛�?shù)脂（RF），在惰性氣體保護(hù)下高溫處理，酚醛樹(shù)脂將轉(zhuǎn)化為碳，再用熱的氫氧化鈉溶液將二氧化硅刻蝕掉，最終形成具有介孔結(jié)構(gòu)的中空碳納米球。具體操作如下，

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]磷烯包覆的高性能硅基鋰離子電池負(fù)極材料（英文）[J]. 彭勃,徐耀林,Fokko M.Mulder.  物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2017(11)
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碩士論文
[1]金屬硫化物/石墨烯復(fù)合材料的合成及其電化學(xué)儲(chǔ)鋰性能[D]. 陳倩男.浙江大學(xué) 2016



本文編號(hào)：2993059