發(fā)布時(shí)間：2021-08-05 20:25

　　采用碳熱還原法以及瀝青裂解包覆技術(shù),制備具有核殼結(jié)構(gòu)的Sn/C復(fù)合負(fù)極材料,對(duì)采用改性天然石墨與人造石墨作為內(nèi)核的效果作了比較,并分析研究殼層的厚度對(duì)材料綜合性能的影響。結(jié)果表明,采用改性天然石墨作為內(nèi)核能更有效分散Sn金屬顆粒,另外瀝青裂解碳包覆層的厚度對(duì)材料的循環(huán)穩(wěn)定性具有較大的影響。以改性天然石墨為內(nèi)核,具有（10%+20%）雙層包覆結(jié)構(gòu)的負(fù)極樣品具有最佳的綜合性能,首次庫(kù)倫效率為76.3%,54周的容量保持率為99%。材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)的合成工藝是解決錫基合金負(fù)極材料體積效應(yīng)的重要途徑。 

【文章來(lái)源】：材料導(dǎo)報(bào). 2015,29(24)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

圖３ＸＲＤ物相結(jié)構(gòu)測(cè)試結(jié)果

充電比容量最大值相比，４０周循環(huán)的充電比容量保持率為８８．５％，具有較好的循環(huán)穩(wěn)定性。結(jié)合ＳＥＭ表面形貌測(cè)試結(jié)果分析，由于改性天然石墨的球狀形狀及粗糙表面，以其為內(nèi)核能實(shí)現(xiàn)對(duì)Ｓｎ金屬顆粒的更有效分散，利于Ｓｎ的容量發(fā)揮。另外Ｓａｍ－ｐｌｅＡ的結(jié)構(gòu)基本達(dá)到了目標(biāo)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)，在充放電過(guò)程中能為Ｓｎ的體積膨脹預(yù)留空間，且能有效阻礙Ｓｎ的進(jìn)一步團(tuán)聚，使ＳａｍｐｌｅＡ發(fā)揮出較好的綜合性能。因此，Ｓｎ的有效分散對(duì)Ｓｎ基負(fù)極材料的容量發(fā)揮起重要作用。圖４ＳａｍｐｌｅＡ和ＳａｍｐｌｅＢ的充（ａ）放（ｂ）電比容量曲線(xiàn)Ｆｉｇ．４Ｃｈａｒｇｅ（ａ）ａｎｄｄｉｓｃｈａｒｇｅ（ｂ）ｃａｐａｃｉｔｙｃｕｒｖｅｓｏｆｓａｍｐｌｅＡａｎｄＢ圖５為ＳａｍｐｌｅＡ、Ｃ和Ｄ的充放電比容量曲線(xiàn)。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，經(jīng)過(guò)二次包覆處理后，樣品的循環(huán)穩(wěn)定性均有一定的提升。對(duì)于ＳａｍｐｌｅＡ，在第１０周循環(huán)達(dá)到最大值后，容量一直處于衰減趨勢(shì)。再次對(duì)其進(jìn)行２０％瀝青二次包覆處理后，樣品的循環(huán)穩(wěn)定性有了大幅的提升，處理后的ＳａｍｐｌｅＣ展現(xiàn)出最佳的循環(huán)性能。對(duì)于ＳａｍｐｌｅＤ，二次包覆處理量達(dá)到３０％瀝青裂解碳，包覆層相對(duì)較厚且表面致密，不利于電解液往材料內(nèi)部滲透，因此樣品的首次充電比容量較小，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，材料內(nèi)部的活性物質(zhì)得到活化，因此容量不斷上升并逐步平穩(wěn)，１５周循環(huán)后容量逐漸趨于穩(wěn)定。由此可以判定，適量的二次包覆對(duì)循環(huán)穩(wěn)定性的提升有幫助，而過(guò)量的二次包覆則不利于材料容量的發(fā)揮。其原因在于適量的二次瀝青包覆處理能將未包覆完全的Ｓｎ重新包覆，

ｅｓａｍｐｌｅＡ，Ｂ，ＣａｎｄＤ圖３為樣品的ＸＲＤ測(cè)試結(jié)果。Ｓｎ／Ｃ負(fù)極材料的組分主要為Ｓｎ和Ｃ，ＳａｍｐｌｅＡ、Ｂ和Ｄ具有少量的ＳｎＯ２，其特征峰強(qiáng)度較校結(jié)果表明，采用碳熱還原法，大部分ＳｎＯ２被還原成Ｓｎ。在ＳａｍｐｌｅＣ二次包覆處理過(guò)程中，ＳｎＯ２被徹底還原，因此Ｓｎ的特征峰最為明顯。對(duì)于ＳａｍｐｌｅＤ，Ｓｎ的特征峰明顯變?nèi)�，說(shuō)明當(dāng)外包覆層厚度達(dá)到一定的程度時(shí)，Ｓｎ被緊密包裹，Ｘ射線(xiàn)衍射變?nèi)酢D３ＸＲＤ物相結(jié)構(gòu)測(cè)試結(jié)果Ｆｉｇ．３ＸＲＤｐｈａｓｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔ圖４為ＳａｍｐｌｅＡ和ＳａｍｐｌｅＢ的充放電比容量曲線(xiàn)。由結(jié)果可知，ＳａｍｐｌｅＡ的容量發(fā)揮高于ＳａｍｐｌｅＢ，且循環(huán)性能優(yōu)于ＳａｍｐｌｅＢ。ＳａｍｐｌｅＡ首次放電比容量為８７４．５ｍＡｈ／ｇ，首次充電比容量為４２８．１ｍＡｈ／ｇ，與第１０周的充電比容量最大值相比，４０周循環(huán)的充電比容量保持率為８８．５％，具有較好的循環(huán)穩(wěn)定性。結(jié)合ＳＥＭ表面形貌測(cè)試結(jié)果分析，由于改性天然石墨的球狀形狀及粗糙表面，以其為內(nèi)核能實(shí)現(xiàn)對(duì)Ｓｎ金屬顆粒的更有效分散，利于Ｓｎ的容量發(fā)揮。另外Ｓａｍ－ｐｌｅＡ的結(jié)構(gòu)基本達(dá)到了目標(biāo)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)，在充放電過(guò)程中能為Ｓｎ的體積膨脹預(yù)留空間，且能有效阻礙Ｓｎ的進(jìn)一步團(tuán)聚，使ＳａｍｐｌｅＡ發(fā)揮出較好的綜合性能。因此，Ｓｎ的有效分散對(duì)Ｓｎ基負(fù)極材料的容量發(fā)揮起重要作用。圖４ＳａｍｐｌｅＡ和ＳａｍｐｌｅＢ的充（ａ）放（ｂ）電比容量曲線(xiàn)Ｆｉｇ．

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鋰離子電池錫薄膜負(fù)極材料研究現(xiàn)狀[J]. 余洪文,胡社軍,侯賢華,李偉善.  電池. 2008(04)
[2]Li-Sn合金負(fù)極材料的嵌脫鋰機(jī)理研究[J]. 侯賢華,胡社軍,李偉善,趙靈智,余洪文,譚春林.  物理學(xué)報(bào). 2008(04)



本文編號(hào)：3324407