【摘 要】
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锂离子电池由于其高能量密度、无记忆效应等优点被广泛应用于交通运输领域的各种设备和仪器中,如电动汽车、电动船、无人机等。目前商用锂离子电池所用的碳负极材料的理论容量仅为372 m Ah/g,难以满足日益发展的市场需求,所以开发具有更大容量的负极材料具有十分重要的意义。在时下所研究的负极材料中,锡基材料具有较高的理论容量（992 m Ah/g）和相对简单、可扩展的合成路线。然而,锡基材料也存在很大的缺
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锂离子电池由于其高能量密度、无记忆效应等优点被广泛应用于交通运输领域的各种设备和仪器中,如电动汽车、电动船、无人机等。目前商用锂离子电池所用的碳负极材料的理论容量仅为372 m Ah/g,难以满足日益发展的市场需求,所以开发具有更大容量的负极材料具有十分重要的意义。在时下所研究的负极材料中,锡基材料具有较高的理论容量（992 m Ah/g）和相对简单、可扩展的合成路线。然而,锡基材料也存在很大的缺点,即在循环过程中发生显著的体积膨胀,导致循环性能下降,而将锡基材料分散在碳基体中形成结构稳定的复合材料是缓解其体积效应的有效途径。本文采用化学镀的方法在多孔碳的孔隙中生长出纳米尺度的锡基化合物,这样可以在容纳其体积膨胀的同时又保持良好的导电性,以改善其循环稳定性。在此基础上,进一步采用锡-镍复合镀的方式提高锡基纳米颗粒在多孔碳表面的附着率,并形成了Ni3Sn2金属间化合物,以进一步改善其电化学性能。本文主要研究工作及结论如下:（1）多孔碳基体材料的制备与选择。在自制的葡萄糖烧制碳球、玉米棒芯烧制多孔碳、油菜花粉烧制多孔碳（CPPC）及中间相碳微球（MCMB）和350-800目碳粉中进行比较,在综合考虑表面形貌、孔隙率和比表面积的基础上,最终选则MCMB和CPPC作为碳基体制备复合材料。（2）以氯化亚锡为锡源、次磷酸钠和硫脲为络合剂,采用化学镀的方式制备Sn O2/C复合材料。通过调节镀液配比、水浴温度和加热时间等工艺参数制备电极材料,对比分析后确定了最佳合成工艺。采用最优工艺制备Sn O2/MCMB和Sn O2/CPPC复合材料,经过结构、形貌、比较面积及孔隙率以及电化学测试分析,选择性能更优的Sn O2/CPPC复合材料进行进一步优化。（3）通过碱液预活化处理和高温煅烧的方式进一步优化Sn O2/CPPC复合材料的形貌和性能。对预活化后CPPC制备的Sn O2/CPPC复合材料在不同温度煅烧,结果发现600℃高温煅烧的Sn O2/CPPC复合材料的性能最佳,在0.1 C时首次放电比容量可达856m Ah/g,在1 C时100次循环后的容量保持率为56.3%。研究还发现采用化学镀镍和二氧化锡可合成Sn O2/Ni/CPPC和Ni3Sn2/CPPC复合材料,性能可进一步提升。
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