【摘要】：硒化錫基材料由于理論比容量高和儲(chǔ)量豐富成為新一代鋰離子電池負(fù)極材料的候選者之一。然而,硒化錫基負(fù)極材料在鋰離子反復(fù)脫/嵌過(guò)程中會(huì)發(fā)生巨大的體積變化,為了解決這一問(wèn)題研究學(xué)者們通過(guò)納米化、碳復(fù)合以及陰離子摻雜等手段進(jìn)行改性。目前,硒化錫材料的研究進(jìn)展中仍然還存在以下問(wèn)題:一維SnSe材料較難合成;SnSe/C復(fù)合材料只是簡(jiǎn)單物理作用;SnSe2的儲(chǔ)鋰機(jī)制存在爭(zhēng)議。針對(duì)上述問(wèn)題,本論文進(jìn)行了以下三個(gè)工作:(1)利用Sn納米棒作前驅(qū)體,通過(guò)液相硒化過(guò)程制備一維SnSe納米帶。一維帶狀結(jié)構(gòu)能提高電荷轉(zhuǎn)移的速率。作為鋰離子電池的負(fù)極,該材料表現(xiàn)出較高的首次庫(kù)侖效率和良好的倍率性能。在0.1 A g-1的電流密度下,首次的放電和充電比容量分別為1087.9/954.9 mA h g-1,首次庫(kù)侖效率為87.8%;與0.1 A g-1電流密度下比容量相比,在1 A g-1電流密度下的平均容量保持率為46.4%。(2)利用氧化石墨烯包覆Sn納米棒氣凝膠作為前驅(qū)體,通過(guò)液相硒化和熱處理過(guò)程制備石墨烯包覆SnSe納米帶(SnSe NB@rGO)框架材料。SnSe納米帶通過(guò)物理和化學(xué)作用均勻分散在rGO框架中。在SnSe納米帶自身能緩沖體積膨脹和提高電荷轉(zhuǎn)移能力的基礎(chǔ)上,三維互聯(lián)的rGO框架既可以為SnSe的體積變化提供空間,還可以充分發(fā)揮其優(yōu)良的導(dǎo)電性。作為鋰離子電池的負(fù)極,該材料表現(xiàn)出超長(zhǎng)的循環(huán)壽命和較好的倍率性能。在1 A g-1的電流密度下循環(huán)800次后,可逆比容量為412 mAh g-1;在0.1和1Ag-1的電流密度下的平均比容量分別為700和551 mA h g-1;與0.1 Ag-1電流密度下比容量相比,在1Ag-1電流密度下的平均容量保持率為78.7%。(3)利用檸檬酸復(fù)合Sn-Fe氰膠為前驅(qū)體,通過(guò)熱處理和硒化過(guò)程制備了碳包覆錫鐵復(fù)合硒化物(SnSe2-FeSe2@C)框架材料。FeSe2和SnSe2均勻分布在三維碳網(wǎng)絡(luò)中可以緩沖復(fù)合物的體積膨脹和提高復(fù)合材料的導(dǎo)電性。更為重要的是,FeSe2在循環(huán)過(guò)程中生成的Fe納米顆粒可以有效催化Li2Se的可逆分解。作為鋰離子電池的負(fù)極,該材料表現(xiàn)出較高的比容量和較好的倍率性能。在0.5 A g-1的電流密度下循環(huán)400次后,可逆比容量為572mA hg-1,容量保持率80.4%;在0.1和2 Ag-1的電流密度下的平均比容量分別為742.9和563.9 mAh g-1;與0.1 A g-1電流密度下比容量相比,在2 A g-1電流密度下的平均容量保持率為75.9%。
【圖文】：

在上述反應(yīng)式中形成ＬｉｎＸ在熱力學(xué)上是可行的，然而惰性的ＬｉｎＸ很難與形逡逑成Ｍ粉末發(fā)生反應(yīng)［４６］。因此，這種轉(zhuǎn)換機(jī)制可逆性的關(guān)鍵是在與形成高電化學(xué)逡逑活性的Ｍ納米顆粒來(lái)分解被ＳＥＩ膜包裹的ＬｉｎＸ邋（如圖１．２所示）［４６＿４７］。另外，逡逑在脫／嵌鋰過(guò)程，材料結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生重排，這會(huì)使充放電曲線中出現(xiàn)電壓滯后問(wèn)題，逡逑從而影響能量密度效率和內(nèi)部熱量的釋放［４７］。不僅如此，電壓滯后的問(wèn)題與陰逡逑離子的種類密切相關(guān)，從氟化物、氧化物、硫化物、氮化物、磷化物依次遞減［４７４８］。逡逑此外，該類材料在充放電過(guò)程中，平臺(tái)電壓較高且電極粉化和電導(dǎo)率低等問(wèn)題，，逡逑導(dǎo)致材料的循環(huán)和倍率性能較差［４９］。為了解決這些問(wèn)題，科研工作者們提出一逡逑系列策略來(lái)解決這些問(wèn)題，包括設(shè)計(jì)不同維度的納米結(jié)構(gòu)，不同維度分級(jí)納米結(jié)逡逑構(gòu)，單層和多層的空心結(jié)構(gòu)，和與碳復(fù)合等方法。例如，ＭｉＥｕｎＩｍ等［４１］Ｆｅ３０４／Ｃ逡逑復(fù)合的材料作為鋰離子電池的負(fù)極

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【學(xué)位授予單位】：南京師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM912;TQ134.32

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本文編號(hào)：2600095