铜集流体纳米SnO2锂离子电池负极的制备、结构与性能

被引量 : 0次 | 上传用户:bee4832
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
二氧化锡具有嵌锂电位低、容量密度高、安全性能好、资源丰富、价格便宜以及对环境无污染等突出优点,被认为是锂离子电池碳负极材料最有希望的替代物之一。但是,它同时也存在所成电池的循环可逆性能差、大倍率充放电性能不佳以及能量密度较低等缺点,无法满足锂离子动力电池的性能要求,从而阻碍了它作为锂离子电池负极材料的实用化进程。针对这些问题,本论文分别通过在平面铜箔上电沉积制备SnO2纳米薄膜电极、电沉积制备负载铜纳米棒铜箔集流体,再在铜纳米棒之间电沉积SnO2制备得到了铜纳米棒集流体纳米SnO2电极,并对所得纳米SnO2电极的结构和性能进行了较系统深入的研究,取得了如下的主要结果和结论:1)以阳极氧化铝(AAO)为模板,在铜箔上通过阴极电沉积法制备了铜纳米棒集流体。对铜箔的前处理、沉积条件(电压、铜箔单位面积重量增量、电解液体系)等因素对铜纳米棒团聚、长短一致性的影响进行了考察。研究结果表明,对铜箔进行机械抛光,能有效降低铜箔表面的粗糙度,改善铜纳米棒的长短一致性。本文还研究比较了三种电沉积电解液体系:A)高铜低酸硫酸体系;B)低铜高酸硫酸体系;C)碱性络合体系。通过监控铜箔单位面积重量增量来防止铜纳米棒发生坍塌及团聚。不同电解液体系对铜纳米棒的长短一致性影响较大。当铜箔单位面积重量增量相同时,亦即电沉积得到的铜纳米棒的平均长度相同时,碱性络合体系C中得到的铜纳米棒的长短一致性要明显优于高铜低酸体系A和低铜高酸体系B,而B体系所得到的铜纳米棒的长短一致性最差。碱性络合体系C是制备纳米棒铜集流体的最佳体系。2)在平面铜箔SnO2纳米薄膜电极的研究中,采用恒电压阴极电沉积法,直接在平面铜箔集流体上电沉积制备纳米二氧化锡薄膜电极,并对所得电极上活性材料的成分、表观形貌及电性能等进行了研究。结果表明,要使电沉积产物为纯的SnO2,就应保证反应体系中的NO3-与Sn4+的浓度之比不得低于4:1,并使用新鲜配制的电解液。另外,65℃是电沉积制备纯SnO2的临界温度。电沉积电压宜控制在0.4V及以下,以避免电极上的SnO2薄膜由细腻致密而变得粗糙,甚至从电极上自行脱落。对平面铜箔SnO2纳米薄膜电极进行热处理,其电性能没有明显的变化。3)为了制备铜纳米棒集流体纳米SnO2电极,采用恒电压阴极电沉积方法在负载了铜纳米棒的铜集流体上电沉积纳米二氧化锡粒子。研究结果表明,电沉积温度、电沉积电压分别为85℃,0.4V时制备得到的铜纳米棒集流体SnO2电极的电化学性能最佳,电极的表观形貌与其它电沉积条件下所得电极的表观形貌有较大的差别。另外,应控制SnO2在铜纳米棒集流体上单位面积的载量有合适的范围,以避免铜纳米棒之间的空隙被沉积过多的SnO2所填满,甚至在电极的表面发生大量团聚和堆积,使得电极丧失铜纳米棒这一纳米结构所带来的优点,造成电池的电化学性能下降。4)对铜纳米棒集流体纳米SnO2电极、平面铜箔集流体电沉积SnO2纳米薄膜电极、以及平面铜箔集流体商购SnO2纳米粉末电极等三种不同结构形式的纳米电极的电性能进行了对比研究的结果表明,铜纳米棒集流体纳米SnO2电极与其它两种电极相比,其放电比容量要大得多,大倍率下的比容量优势更加明显。铜纳米棒集流体纳米SnO2电极经多次大倍率充放电循环后的表观形貌变化不大,没有出现裂痕或原有裂痕扩大的现象,显示出良好的结构稳定性以及优良的循环可逆性能。
其他文献
<正>近年来,有关校园"敲诈勒索""暴力伤害""校园凶杀"的新闻报道不断见诸媒体,刺痛着家庭和社会最敏感的神经。如何有效预防和遏制校园暴力的发生,已经成为全社会研究的热点
目前加速退化试验研究多针对单应力情况而开展,而产品在工作现场面临的是多种环境应力运行工况。为此,文章给出了多应力工况下产品加速退化试验的数据建模方法和分析流程,选
利用Aspen Plus软件搭建了典型煤基合成气循环甲烷化工艺流程。通过灵敏度分析考察了汽气比、分流比、回流比这三个温度调控参数对平行的一段和二段甲烷化反应的综合影响,初
<正>"古希腊哲学家柏拉图认为盐和水、火一样,都是生命最原始、最神圣的构成要素。"[1]难怪食盐被西汉王莽称为"食肴之将"。由于贵州不产盐,贵州人民的食盐所需不得不全部仰
依据对当前大学英语口语教学的现状、传统口语测试进行的理性分析,提出对大学英语口语测试进行大胆尝试与实践,通过将形成性评价的理念和方法引入传统的口语测试,在口语教学
1.引言语言测试专家和学者多年来一直呼吁高风险考试应当具有责任性和透明度(Bachman1990;McNamara&Roever2006),众多颇具影响力的语言测试机构也发布了相应的效度研究报告,
飞机尾流是飞机飞行时的必然产物,具有持续时间长,空间尺度大,旋转强烈等特点。飞机尾流会对后面飞机的飞行造成很大的影响,其实时监视已成为航空安全等领域研究的热点问题。雷达
交会对接是实现航天器在轨组装、后勤补给,及载人航天器人员访问等空间操作的前提。空间站对交会对接的可靠性要求很高,一般需要两种互为备份的交会对接手段。目前我国具备自
“语录”这种文章体式篇幅短小,注重以浅显通透的语言传达深刻的哲理,在文学史的各个时期都呈现出贴合时代特征的风格。但无论是禅宗语录、宋儒语录,或是现当代结集出版的名人名
中国是一个古老的文明大国,而美国是一个新兴的超级大国,两者在文化习俗上有许多差异。深究这些差异形成的原因,我们认为,除了两国在地理环境、社会制度、生产方式、文化传统