锂离子电池纳米合金/碳复合型负极材料研究

来源 :中国科学院物理研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gsqj123465
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该文对多种复合型负极材料的制备、表征和电化学性能进行了研究.利用水热加氢还原镍的方法,在石墨表面沉积纳米金属镍的微细颗粒.SEM观察发现镍颗粒尺寸在250nm左右,镍颗粒在石墨表面的分布具有选择性:在石墨基面的分布量远小于在石墨侧面的分布量,同时金属镍颗粒的尺度并没有随着复合材料中镍含量的增加而长大.研究了这种复合材料的的电化学行为.采用一种新方法制备了纳米合金,并讨论了合金反应机理;对纳米SnSb合金的电化学性能进行了考察,探讨了其插锂脱锂反应机理;提出有效分散合金颗粒去抑制团聚.在有机溶剂体系中,利用锌粉做还原剂,在低温下制备了纳米SnSb合金/MCMB复合材料.通过对不同SnSb合金含量的复合材料电化学行为的研究以及对复合负极材料在不同放电状态下电子显微镜的观察研究,证实了由于合金颗粒附着在MCMB表面,在电化学反应形成锂锑、锂锡合金以及脱锂的过程中,合金颗粒虽经历体积膨胀和收缩,但由于合金与碳材料之间较强的相互作用,锡锑合金并未粉化也未从碳颗粒表面脱落.当复合材料中游离的纳米SnSb合金颗粒较少时,纳米合金颗粒之间的电化学团聚也大大减轻.因此,该复合材料显示了较好的循环性和较高的可逆容量.尝试把锡锑合金沉积在石墨颗粒表面,利用循环伏安、阻抗谱和充放电实验研究了这种复合材料的充放电行为,大电流下的电化学行为,以及动力学行为.进一步研究了纳米SnSb合金/coke,纳米SnSb合金/PCG以及纳米SnSb合金/HCS(球形热解硬碳)复合材料,并且对其循环性和高倍率放电性能具有其它材料不可替代的优势.利用气相沉积和水热法合成制备了SnO包敷的纳米尺寸的碳纤维等复合材料,并且通过后期的加氢还原置备了纳米金属锡沉积的碳纤维.复合材料具有较高的容量,但循环效率偏低,这是大部分材料在应用中所面临的问题.
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