摘要
随着新能源汽车的兴起，对高容量、高倍率性能的锂离子电池的需求日益迫切。石墨是目前应用最为广泛的锂离子电池负极材料，但其理论容量较低，已渐渐无法满足科技发展对储能设备的更高需求。二氧化锡(SnO2)作为锂离子电池负极材料的理论容量为1494mAh/g，且具有无污染、成本低和含量丰富等优点，具有很好的应用前景。但是，SnO2较差的导电性影响了它作为锂离子电池负极材料的性能，并且在充放电过程中体积变化很大，导致其循环稳定性较差。为了减少SnO2的体积变化，本文制备双金属氧化物/石墨烯复合材料，利用两种金属氧化物之间的协同效应，互相抑制充放电过程中的体积膨胀，从而改善其电化学性能，同时负载于石墨烯上，进一步抑制双金属氧化的体积效应，增加导电性，提升其电化学储锂性能。具体研究内容如下: 1、本文采用水热法制备了FeOx-SnO2/石墨烯复合材料，同时通过水热反应对FeOx-SnO2/石墨烯进行氮、氟掺杂，并探究其在不同配比下的电化学性能，以找出FeOx-SnO2与石墨烯的最佳比例。从实验数据分析可得，复合材料中FeOx-SnO2的质量分数为75.77wt％时，FeOx-SnO2/石墨烯复合材料的电化学性能最佳。在电流密度为0.1A/g时充放电100次后，FeOx-SnO2/石墨烯复合材料放电比容量依然可以保持在1275mAh/g。该复I合材料的性能提升的原因是因为，两种金属氧化物的复合协同效应，改善了单一金属氧化物的缺点;负载在石墨烯表面后，阻止了金属氧化物纳米颗粒的团聚，且石墨烯负载有效地提升了复合材料的比表面积和导电性能。 2、采用水热法制备氟、氮掺杂的CoOx-SnO2/石墨烯复合材料，并改变CoOx-SnO2的含量进行比较。实验结果表明，CoOx-SnO2占复合材料的70.62wt％时，CoOx-SnO2/rG的电化学性能最佳。在0.1A/g的电流密度下第65个循环时，CoOx-SnO2/石墨烯的放电比容量为1253mAh/g。 3、采用低温水热法制备FeOOH-SnO2/石墨烯复合材料，并改变FeOOH与SnO2的比例，对其电化学性能进行比较。实验结果表明，当FeOOH∶SnO2=0.75∶1时，FeOOH-SnO2/rG的电化学最佳。在0.1A/g的电流密度下经过80个循环，FeOOH-SnO2/rG依然保持12O9mAh/g的放电容量。电化学性能的提升是因为FeOOH特殊的网状隧道结构与SnO2复合后形成易于锂离子嵌入脱出的结构，且彼此间的协同作用增加了材料的稳定性，石墨烯负载增加了复合材料的导电性与比表面积。
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