摘要
作为锂离子电池新型负极材料，锡基负极材料近年来成为研究的热点之一。与现有的锂离子电池负极碳材料相比，锡基材料具有较高的比容量。然而锡基材料较差的循环性能，成为制约其实际应用的关键因素。本文针对这一关键问题开展了较系统的研究，取得了以下的主要结果： (1)运用红外灯照射的方法制备了粒径为5nm的SnO2粒子，样品分别经400℃、600℃、800℃热处理后，其粒径分别为10.8nm、24.2nm、39.1nm。XRD实验表明，所制备的纳米SnO2粒子属于金红石型结构。不同粒径的纳米SnO2粒子的红外光谱实验结果表明：在红外灯照射下先有有机锡化合物生成，随热处理温度的升高，有机基团被脱去，从而形成不同粒径的纳米SnO2粒子。SnO2纳米粒子电极的充放电实验表明：粒径为10.8nm的SnO2粒子电极的充放电性能最好。因此，SnO2纳米粒子的储锂性能，其粒径的大小是有一临界值。 (2)在含有十二烷基硫酸钠(SDS)和SnCl2-2H2O的乙二醇溶液中加入纯化的碳纳米管，加热于160℃下，制备SnO2/CNTs复合材料，并以XRD、HRTEM、SEM等方法表征该材料的物相结构和表面形貌。结果表明：SnO2纳米粒子均匀地覆盖在碳纳米管上，粒径小于10nm。以该纳米结构SnO2/CNTs复合材料作为电极材料与锂片组装成扣式电池，恒流充放电测试显示该材料作为锂离子电池负极材料具有较高的比容量和良好的循环性能。 (3)运用电沉积技术在铜片集流体上沉积了一层锡和一层镍，分别得到Cu/Sn/Ni和Cu/Ni/Sn两种结构的镀层。XRD结果表明：热处理使镀层与基底之间相互扩散形成了Cu6Sn5和Ni3Sn4合金相。四种电极的充放电实验表明：热处理可以提高电极的循环性能。对循环后的热处理电极的表面形貌观察表明：在锡镀层表面修饰0.5μm金属镍，可以有效地抑制充放电过程中的体积膨胀。 (4)在铜片和泡沫铜上应用电沉积技术制备了锡-镍合金材料，并对材料进行热处理。样品的XRD实验表明，电沉积所得到的Sn-Ni合金镀层属于Ni3Sn4结构的合金。热处理使样品平面样品表面变得粗糙，而对三维多孔电极的表面形貌没有太大的影响。电极的充放电实验结果表明：三维多孔Sn-Ni合金电极的循环性能比平面结构电极的好；对电极进行热处理也可以提高电极的循环性能。
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