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由于石墨化碳(比容量为372mAh/g)负极具有良好的循环稳定性,因而在商用锂离子电池中得到广泛应用。但随着信息技术以及电子设备的迅速发展,对锂离子二次电池的容量提出了更高的要求,因而开发出高比容量,循环稳定性好的负极材料成为当今研究热点。锡基材料(994mAh/g)因其有较大比容量,受到广大研究者的关注。但是锡基材料较差的循环稳定性,严重制约着其实际应用。本文以锡基材料作为研究对象,采用不同制备方法,以及碳包覆处理,得到Sn-Co/C复合材料。运用XRD,SEM,TEM等手段分析材料的表面形貌和物相组成。同时使用恒电流充放电,循环伏安,交流阻抗,对所制备的改性Sn-Co/C复合材料进行电化学性能测试。
通过球磨作用使材料均匀混合,然后通过高温烧结合成Sn-Co/C合金复合物。通过碳含量的过量,能够使得合金很好的分散在石墨表面,能够很好的改善材料的循环稳定性。其中Sn∶Co=3∶1,石墨过量10%的循环稳定性最好,首次容量最高达到917 mAh/g,30次循环后,容量保持在373.4mAh/g。
采用柠檬酸做为有机碳源还原得到Sn-Co合金材料,然后经过不同比例沥青包覆作用所制备的Sn-Co/C合金。包覆效果很好,材料颗粒均匀性较好,平均颗粒大小在10um左右。30次循环后,20%沥青包覆的CoSn3,容量仍然保持在544mAh/g。样品的循环稳定性也得到很好的提升,经过10次充放电后,材料的容量基本趋于稳定状态。
通过采用酚醛树脂做为有机碳源还原得到Sn-Co合金材料,然后通过加入片层石墨改性得到的样品。样品颗粒比较均匀,分散性较好,平均颗粒大小在100nm左右。酚醛树脂做为碳源制备的,以及加入片层石墨改性后的Sn-Co合金容量得到明显提升。30次循环后,稳定容量保持在555.1mAh/g。
本文的创新之处在于:(1)使用不同碳源制备的改性Sn-Co/C复合材料,颗粒均匀性和分散性都较好。(2)加入缓冲材料,优化锡基负极材料的充放电循环稳定性。