CU--SNO2復合材料的制備及其儲鋰性能研究.pdf

1、鋰離子電池的高能量密度，長循環(huán)壽命，綠色，安全等優(yōu)點在人們社會生產活動中影響深遠，但是傳統(tǒng)商業(yè)化石墨負極370mAh/g的理論比容量，也已難以適用于新時代的便攜設備、電動汽車和大規(guī)模存儲。因此，開發(fā)大容量、安全和無污染的鋰離子電池迫在眉睫。氧化錫基材料由于較高的理論比容量和儲存豐富等優(yōu)點受到廣泛關注，但其與鋰離子嵌入/脫出反應時難以抑制的體積膨脹、較差的導電性等問題是制約其邁向產業(yè)化的關鍵因素。目前許多研究是通過摻雜第二類不活潑金屬提高

2、電極導電性;或者是采用制備碳層的方式提供緩沖區(qū)間，通常的制備工藝大多為水熱反應，但是這種方法的產率低，反應復雜難以控制，因此不能大規(guī)模批量制備電極材料。
　　基于此，通過球磨-氧化-選擇性還原的工藝制備Cu-SnO2基鋰電負極材料。球磨工藝簡單、可批量制備出銅錫合金粉末，空燒自氧化可以制備出錫基氧化物，提供儲鋰性能，選擇性還原則是將氧化銅還原成銅，提高導電性，并探索金屬和無機非金屬的界面結合，最終制備出具有三維金屬網(wǎng)絡結構Cu-S

3、nO2基復合材料，研究結果如下:
　　(1)通過球磨50h制備出不同原子比例CuxSn5(x=1，2…6)的銅錫合金，采用XRD測試分析得出球磨后的銅錫合金均有Cu6Sn5合金相，銅含量減少時伴隨著Sn單質的剩余;在700℃氧化和250℃氫氣還原制備出六種體系的Cu-SnO2基復合材料，采用SEM分析得出還原后其形貌是從顆粒表面難以觀察的微小孔狀至微孔結構至小顆粒團聚包覆的結構變化。組裝成電池進行電池性能測試，發(fā)現(xiàn)Cu6Sn5制備

4、的電極材料性能最優(yōu)。
　　(2)為了進一步提高Cu-SnO2電極的性能，在Cu6Sn5的基礎上，通過控制氧化溫度和還原溫度來探索燒結工藝的影響。在700℃下存在著不完全氧化，SnO的存在有利于電極材料的鋰化反應。
　　(3)在700℃氧化基礎上進行不同溫度的還原反應，發(fā)現(xiàn)隨著還原溫度的提升，會造成銅顆粒的生長，在300℃之后開始有氧化錫被還原，在250℃下制備的Cu-SnO2基復合材料是400nm的銅顆粒構建的三維金屬網(wǎng)絡結