本文關鍵詞：二氧化錫—碳基復合材料在鋰離子電池中的應用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,隨著電子通信行業(yè)的快速發(fā)展,人們對化學儲能設備的關注與日俱增,而鋰離子電池由于其能量高、倍率性能優(yōu)越、成本低、環(huán)境友好等優(yōu)勢,在便攜式電子設備中應用廣泛。目前商用的鋰離子多是以石墨為負極材料,其理論容量只有372 m Ah·g-1,石墨較低的容量限制了鋰離子電池的應用。二氧化錫(Sn O2)基負極材料由于其具有較高的理論比容量(782 m Ah·g-1)等優(yōu)點受到研究者的廣泛關注。但是Sn O2材料面臨一些問題亟待解決,如:在鋰離子嵌入和脫出過程中,二氧化錫會產(chǎn)生巨大的體積膨脹,導致電極材料粉化,使鋰離子電池容量急劇衰減。本課題以二氧化錫為研究對象,通過改變二氧化錫形貌(如量子點、中空球形)和使用碳材料包覆(如無定形碳、石墨烯)這兩種方法相結(jié)合來提高二氧化錫的電化學性能。本論文主要包括以下幾個方面:(1)用改性的Hummer法制備氧化石墨烯,利用氧化還原法制備球形錫單質(zhì),然后以氧化石墨烯和球形錫為前驅(qū)體,通過不斷改變氧化石墨烯濃度、鹽酸的用量,成功制備出二氧化錫/石墨烯氣凝膠,通過掃描電子顯微鏡(SEM)、氮氣吸附脫附等表征,結(jié)果表明:制備出的樣品呈三維多孔交聯(lián)結(jié)構(gòu),二氧化錫量子點(約5nm)均勻負載在石墨烯上,且樣品的比表面積較大(約364.04 m2·g-1)。(2)利用電子加速器輻照制備出的二氧化錫/石墨烯氣凝膠(采用不同的輻照劑量),然后通過X射線衍射儀(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、傅里葉紅外(FTIR)等表征發(fā)現(xiàn):輻照后樣品的結(jié)晶性增強。應用LAND等進行電化學性能測試表明:電子束輻照后,二氧化錫/石墨烯氣凝膠的循環(huán)性能均在一定程度上增強,輻照劑量約280k Gy時性能改善明顯。(3)利用簡單的超聲輔助水熱法,以葡萄糖為碳源,球形錫單質(zhì)為模板,成功制備出了碳包覆二氧化錫球形結(jié)構(gòu),采用真空煅燒和空氣煅燒兩種方式后處理,通過掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)等表征,結(jié)果說明:真空煅燒制備出微米大小的碳包覆二氧化錫中空刺球和碳/二氧化錫/碳球形結(jié)構(gòu)。氮氣吸附脫附表征結(jié)果表明,這種結(jié)構(gòu)比表面積較大,為活性物質(zhì)提供了更多的活性位點。同時球形錫既是反應物,又起到模板作用,這避免了去除模板的繁瑣步驟,又保護了環(huán)境。電化學測試結(jié)果表明,碳包覆結(jié)構(gòu)能有效提高二氧化錫的電化學性能。
【關鍵詞】：二氧化錫 石墨烯氣凝膠 無定形碳 納米復合材料 鋰離子電池
【學位授予單位】：上海大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O646.54;TM912
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 第一章 緒論12-38
• 1.1 引言12
• 1.2 鋰離子電池基礎12-23
• 1.2.1 鋰離子電池發(fā)展歷史簡介12-13
• 1.2.2 鋰離子電池結(jié)構(gòu)和工作原理13-15
• 1.2.3 鋰離子電池的優(yōu)點15
• 1.2.4 鋰離子電池電極材料的研究進展15-23
• 1.3 納米二氧化錫與碳復合材料的研究進展23-36
• 1.3.1 二氧化錫制備與應用概述23-26
• 1.3.2 二氧化錫與片狀石墨烯復合材料應用概述26-30
• 1.3.3 二氧化錫與石墨烯氣凝膠復合材料應用概述30-32
• 1.3.4 二氧化錫與無定形碳復合材料應用概述32-34
• 1.3.5 電子束輻照技術在納米材料制備研究中的應用概述34-36
• 1.4 選題背景36-38
• 第二章 實驗部分38-46
• 2.1 實驗材料與儀器設備38-39
• 2.1.1 藥品試劑38
• 2.1.2 儀器設備38-39
• 2.2 樣品的制備和表征39-41
• 2.2.1 二氧化錫與石墨烯氣凝膠的制備39-41
• 2.2.2 碳包覆二氧化錫中空納米刺球的制備41
• 2.2.3 電極材料的制備41
• 2.3 材料表征41-46
• 2.3.1 X射線衍射儀表征42
• 2.3.2 傅立葉紅外光譜儀表征42-43
• 2.3.3 場掃描電子顯微鏡的表征43
• 2.3.4 場發(fā)射透射電子顯微鏡表征43-44
• 2.3.5 比表面積和孔徑的表征44
• 2.3.6 熱重分析儀器44-45
• 2.3.7 拉曼分析45-46
• 第三章 電子束輻照對二氧化錫/石墨烯氣凝膠電極材料的影響46-58
• 3.1 概述46-47
• 3.2 實驗結(jié)果與討論47-57
• 3.2.1 掃描電鏡表征47-48
• 3.2.2 BET表征48-50
• 3.2.3 熱重表征50
• 3.2.4 XRD表征50-52
• 3.2.5 TEM表征52-54
• 3.2.6 電性能表征54-55
• 3.2.7 紅外表征55-56
• 3.2.8 拉曼表征56-57
• 3.3 實驗結(jié)論57-58
• 第四章 碳包覆二氧化錫中空刺球的制備及其性能研究58-69
• 4.1 概述58-59
• 4.2 實驗結(jié)果與討論59-68
• 4.2.1 XRD表征59-61
• 4.2.2 SEM和TEM表征61-64
• 4.2.3 熱重表征64-65
• 4.2.4 BET表征65-67
• 4.2.5 電性能表征67-68
• 4.3 實驗結(jié)論68-69
• 第五章 結(jié)論與展望69-71
• 5.1 結(jié)論69
• 5.2 展望69-71
• 參考文獻71-81
• 作者攻讀碩士學位期間公開發(fā)表的學術論文、專利81-83
• 作者參與項目及基金來源83-84
• 致謝84

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊正民;;生產(chǎn)二氧化錫的新方法[J];云南化工技術;1983年01期

2 劉立堯;二氧化錫中鉛、銅、鉍的導數(shù)極譜測定[J];冶金分析;1987年03期

3 楊林宏,張建成,沈悅;分散劑對納米相二氧化錫制備的影響[J];上海大學學報(自然科學版);2002年03期

4 姚程;盛嘉偉;張儉;;葉臘石基銻摻雜二氧化錫復合導電粉體的制備及電性能[J];高�；瘜W工程學報;2013年01期

5 ;用二氧化錫作發(fā)熱體生產(chǎn)中堿玻璃纖維[J];玻璃纖維;1973年01期

6 李國盛;;用國產(chǎn)二氧化錫配制乳白釉[J];陶瓷;1986年01期

7 楊國棟;;錫精礦化學法制取二氧化錫及氧化亞錫的技術實踐[J];云南冶金;1987年06期

8 陶東平;;氣體還原二氧化錫的非等溫過程動力學[J];化工冶金;1988年04期

9 趙蘭英,程虎,李翎;三元絡合光度法測定空氣中二氧化錫[J];職業(yè)醫(yī)學;1989年05期

10 戴元寧;難選錫中礦液相氧化法制取二氧化錫[J];有色金屬(冶煉部分);1990年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 蔣海燕;戴洪興;何洪;;蠕蟲狀介孔二氧化錫的合成及表征[A];第六屆全國環(huán)境催化與環(huán)境材料學術會議論文集[C];2009年

2 農(nóng)永萍;;火焰原子吸收分光光度法測定二氧化錫中鉛、銅的研究[A];中國有色金屬學會重有色金屬冶金學術委員會第八屆全國錫銻冶煉及加工生產(chǎn)技術交流會論文集[C];2006年

3 汪慶衛(wèi);寧偉;蔣守宏;沈玉君;;二氧化錫電極的研究及其發(fā)展[A];第五屆中國功能材料及其應用學術會議論文集Ⅲ[C];2004年

4 汪慶衛(wèi);寧偉;蔣守宏;沈玉君;;二氧化錫電極的研究及其發(fā)展[A];全國玻璃窯爐技術研討交流會論文集[C];2004年

5 趙娜;李大光;趙豐華;傅維勤;;二氧化錫納/微米結(jié)構(gòu)材料的制備與表征[A];中國化學會第26屆學術年會納米化學分會場論文集[C];2008年

6 劉暢;匡勤;謝兆雄;鄭蘭蓀;;不同貴金屬負載的二氧化錫納米八面體的氣敏性質(zhì)研究[A];中國化學會第28屆學術年會第4分會場摘要集[C];2012年

7 陳帥;齊利民;;二氧化錫納米棒陣列的可控合成及其高倍率鋰電性能[A];中國化學會第28屆學術年會第4分會場摘要集[C];2012年

8 陳帥;齊利民;;二氧化錫介晶納米棒陣列及其復合結(jié)構(gòu)的可控合成與鋰電性能研究[A];中國化學會第十四屆膠體與界面化學會議論文摘要集-第1分會：表面界面與納米結(jié)構(gòu)材料[C];2013年

9 宗福建;李立君;崔曉東;馬洪磊;馬瑾;張錫健;計峰;肖洪地;;二氧化錫納米線的生長機理研究[A];第六屆中國功能材料及其應用學術會議論文集（7）[C];2007年

10 李蕾;曲風玉;;分子篩模板法合成二氧化錫介孔材料及其氣敏性能研究[A];中國化學會第28屆學術年會第8分會場摘要集[C];2012年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 汪慶衛(wèi);稀土摻雜二氧化錫陶瓷電極的制備及性能研究[D];東華大學;2012年

2 王磊;二氧化錫納米材料的制備與擴展[D];華東理工大學;2011年

3 管越;二氧化錫納米材料的制備及其氣敏特性的研究[D];吉林大學;2014年

4 夏鑫;二氧化錫納米纖維結(jié)構(gòu)構(gòu)建及其性能的研究[D];江南大學;2013年

5 江名喜;配合—水熱氧化法合成銻摻雜二氧化錫納米粉末及其吸波性能的研究[D];中南大學;2006年

6 甘露;納米二氧化錫氣敏薄膜的研究[D];華中科技大學;2012年

7 方麗梅;金屬離子改性的二氧化錫納米材料的制備及特性的研究[D];電子科技大學;2009年

8 秦蘇梅;SnO_2基材料的合成及性質(zhì)研究[D];華東師范大學;2010年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 高宇曦;負載型二氧化錫基納米材料的制備、表征及其甲醇電氧化催化性能的研究[D];內(nèi)蒙古大學;2015年

2 許旺旺;SnO_2/導電聚合物異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒陣列的構(gòu)筑及其電化學性能研究[D];武漢理工大學;2014年

3 李穎;氧化銻錫（ATO）的制備及其性能的研究[D];西南交通大學;2015年

4 史雅琪;聚苯胺及其復合納米纖維的制備與表征[D];大連交通大學;2015年

5 蔣建忠;三維石墨烯基氧化錫多元復合材料的鋰電性能研究[D];上海應用技術學院;2015年

6 汪文峰;二氧化錫—碳基復合材料在鋰離子電池中的應用[D];上海大學;2015年

7 陳程;氟磷共摻雜二氧化錫（FPTO）導電材料的制備及性能研究[D];北京化工大學;2015年

8 汪慶衛(wèi);二氧化錫電極的研究及其強韌化[D];東華大學;2005年

9 羅理達;低電阻、高致密二氧化錫陶瓷的制備與科學研究[D];東華大學;2008年

10 劉潔;摻雜多種氧化物的二氧化錫電極的制備與其性能的研究[D];東華大學;2009年

  本文關鍵詞：二氧化錫—碳基復合材料在鋰離子電池中的應用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號：317097