本文關(guān)鍵詞：二氧化錫—碳基復(fù)合材料在鋰離子電池中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來(lái),隨著電子通信行業(yè)的快速發(fā)展,人們對(duì)化學(xué)儲(chǔ)能設(shè)備的關(guān)注與日俱增,而鋰離子電池由于其能量高、倍率性能優(yōu)越、成本低、環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì),在便攜式電子設(shè)備中應(yīng)用廣泛。目前商用的鋰離子多是以石墨為負(fù)極材料,其理論容量只有372 m Ah·g-1,石墨較低的容量限制了鋰離子電池的應(yīng)用。二氧化錫(Sn O2)基負(fù)極材料由于其具有較高的理論比容量(782 m Ah·g-1)等優(yōu)點(diǎn)受到研究者的廣泛關(guān)注。但是Sn O2材料面臨一些問(wèn)題亟待解決,如:在鋰離子嵌入和脫出過(guò)程中,二氧化錫會(huì)產(chǎn)生巨大的體積膨脹,導(dǎo)致電極材料粉化,使鋰離子電池容量急劇衰減。本課題以二氧化錫為研究對(duì)象,通過(guò)改變二氧化錫形貌(如量子點(diǎn)、中空球形)和使用碳材料包覆(如無(wú)定形碳、石墨烯)這兩種方法相結(jié)合來(lái)提高二氧化錫的電化學(xué)性能。本論文主要包括以下幾個(gè)方面:(1)用改性的Hummer法制備氧化石墨烯,利用氧化還原法制備球形錫單質(zhì),然后以氧化石墨烯和球形錫為前驅(qū)體,通過(guò)不斷改變氧化石墨烯濃度、鹽酸的用量,成功制備出二氧化錫/石墨烯氣凝膠,通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)、氮?dú)馕矫摳降缺碚?結(jié)果表明:制備出的樣品呈三維多孔交聯(lián)結(jié)構(gòu),二氧化錫量子點(diǎn)(約5nm)均勻負(fù)載在石墨烯上,且樣品的比表面積較大(約364.04 m2·g-1)。(2)利用電子加速器輻照制備出的二氧化錫/石墨烯氣凝膠(采用不同的輻照劑量),然后通過(guò)X射線(xiàn)衍射儀(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、傅里葉紅外(FTIR)等表征發(fā)現(xiàn):輻照后樣品的結(jié)晶性增強(qiáng)。應(yīng)用LAND等進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試表明:電子束輻照后,二氧化錫/石墨烯氣凝膠的循環(huán)性能均在一定程度上增強(qiáng),輻照劑量約280k Gy時(shí)性能改善明顯。(3)利用簡(jiǎn)單的超聲輔助水熱法,以葡萄糖為碳源,球形錫單質(zhì)為模板,成功制備出了碳包覆二氧化錫球形結(jié)構(gòu),采用真空煅燒和空氣煅燒兩種方式后處理,通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)等表征,結(jié)果說(shuō)明:真空煅燒制備出微米大小的碳包覆二氧化錫中空刺球和碳/二氧化錫/碳球形結(jié)構(gòu)。氮?dú)馕矫摳奖碚鹘Y(jié)果表明,這種結(jié)構(gòu)比表面積較大,為活性物質(zhì)提供了更多的活性位點(diǎn)。同時(shí)球形錫既是反應(yīng)物,又起到模板作用,這避免了去除模板的繁瑣步驟,又保護(hù)了環(huán)境。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明,碳包覆結(jié)構(gòu)能有效提高二氧化錫的電化學(xué)性能。
【關(guān)鍵詞】：二氧化錫 石墨烯氣凝膠 無(wú)定形碳 納米復(fù)合材料 鋰離子電池
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：O646.54;TM912
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 第一章 緒論12-38
• 1.1 引言12
• 1.2 鋰離子電池基礎(chǔ)12-23
• 1.2.1 鋰離子電池發(fā)展歷史簡(jiǎn)介12-13
• 1.2.2 鋰離子電池結(jié)構(gòu)和工作原理13-15
• 1.2.3 鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)15
• 1.2.4 鋰離子電池電極材料的研究進(jìn)展15-23
• 1.3 納米二氧化錫與碳復(fù)合材料的研究進(jìn)展23-36
• 1.3.1 二氧化錫制備與應(yīng)用概述23-26
• 1.3.2 二氧化錫與片狀石墨烯復(fù)合材料應(yīng)用概述26-30
• 1.3.3 二氧化錫與石墨烯氣凝膠復(fù)合材料應(yīng)用概述30-32
• 1.3.4 二氧化錫與無(wú)定形碳復(fù)合材料應(yīng)用概述32-34
• 1.3.5 電子束輻照技術(shù)在納米材料制備研究中的應(yīng)用概述34-36
• 1.4 選題背景36-38
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分38-46
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器設(shè)備38-39
• 2.1.1 藥品試劑38
• 2.1.2 儀器設(shè)備38-39
• 2.2 樣品的制備和表征39-41
• 2.2.1 二氧化錫與石墨烯氣凝膠的制備39-41
• 2.2.2 碳包覆二氧化錫中空納米刺球的制備41
• 2.2.3 電極材料的制備41
• 2.3 材料表征41-46
• 2.3.1 X射線(xiàn)衍射儀表征42
• 2.3.2 傅立葉紅外光譜儀表征42-43
• 2.3.3 場(chǎng)掃描電子顯微鏡的表征43
• 2.3.4 場(chǎng)發(fā)射透射電子顯微鏡表征43-44
• 2.3.5 比表面積和孔徑的表征44
• 2.3.6 熱重分析儀器44-45
• 2.3.7 拉曼分析45-46
• 第三章 電子束輻照對(duì)二氧化錫/石墨烯氣凝膠電極材料的影響46-58
• 3.1 概述46-47
• 3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論47-57
• 3.2.1 掃描電鏡表征47-48
• 3.2.2 BET表征48-50
• 3.2.3 熱重表征50
• 3.2.4 XRD表征50-52
• 3.2.5 TEM表征52-54
• 3.2.6 電性能表征54-55
• 3.2.7 紅外表征55-56
• 3.2.8 拉曼表征56-57
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論57-58
• 第四章 碳包覆二氧化錫中空刺球的制備及其性能研究58-69
• 4.1 概述58-59
• 4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論59-68
• 4.2.1 XRD表征59-61
• 4.2.2 SEM和TEM表征61-64
• 4.2.3 熱重表征64-65
• 4.2.4 BET表征65-67
• 4.2.5 電性能表征67-68
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論68-69
• 第五章 結(jié)論與展望69-71
• 5.1 結(jié)論69
• 5.2 展望69-71
• 參考文獻(xiàn)71-81
• 作者攻讀碩士學(xué)位期間公開(kāi)發(fā)表的學(xué)術(shù)論文、專(zhuān)利81-83
• 作者參與項(xiàng)目及基金來(lái)源83-84
• 致謝84

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