碳包覆SnO2纳米球的制备及其电化学性能

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SnO2,作为一种n型宽带隙半导体材料,具有优良的光学、电化学、催化、气敏等性质,因其高理论容量、丰富的自然储量等原因,使其成为一种有前景的锂离子电池负极材料。然而,SnO2基作为负极材料时,在Li-Sn合金化/去合金化过程中,电极材料会产生剧烈的体积应变(超过200%),造成电极粉化、坍塌,使得电池循环性能下降。在SnO2纳米材料中引入弹性基质碳,其高导电性可以促进Li+和电子的运输。同时SnO2中空结构所具有的大比表面积,可以缓解电极在充放电过程中的体积变化。本论文首先采用一步水热法成功得到SnO2/C纳米球;其次,采用水热法预先合成了SnO2中空纳米球,并以D-葡萄糖为碳源,利用水热法合成了碳包覆SnO2中空纳米球;最后,对两种不同方法得到的复合材料进行电化学性能测试,并对其结果进行分析比较。1、SnO2/C纳米球的制备及其电化学性能研究以D-葡萄糖和SnCl2分别为碳来源和锡来源,采用一步水热法合成SnO2/C纳米球复合结构,碳球的直径约为600 nm。电化学性能测试表明:SnO2/C纳米球负极在电流倍率为0.5C下,循环50次后,电池容量保持在401.55 mAhg-1。碳材料的弹性特性,能缓冲充放电过程中的体积变化,从而提高了SnO2/C纳米球负极的循环寿命。2、碳包覆SnO2中空纳米球的制备及其电化学性能研究首先通过水热法制备SnO2中空纳米球;其次,以D-葡萄糖为碳源,在水热反应结合煅烧后,得到碳包覆SnO2中空纳米球,碳层的包覆厚度为0-20nm。研究发现,D-葡萄糖浓度、水热反应时间等都对碳层厚度有较大影响。电化学测试表明,碳包覆SnO2中空纳米球负极在0.5C下,循环50次后,其容量仍然保持在418mAhg-1,表现出了较好的循环性能。
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