單-雙殼層SnO2@C納米空心球多級結(jié)構(gòu)的設(shè)計制備及其高效二次鋰離子電池負(fù)極的儲能研究.pdf

1、近年來，伴隨科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，便攜式電子設(shè)備、電動運輸?shù)刃屡d領(lǐng)域得到了飛速發(fā)展。因此，這些新產(chǎn)品對于電動能源的需求和依賴與日俱增。鋰離子電池作為一種新能源設(shè)備正是憑借其超高的容量密度、杰出的功率密度以及穩(wěn)定的循環(huán)性能等諸多優(yōu)勢得以脫穎而出，獲得世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注。眾所周知，錫基負(fù)極材料作為下一代鋰離子電池的負(fù)極材料得到了廣大科研工作者的一致認(rèn)可。那是因為其理論容量高達(dá)992mA hg-1，這幾乎是現(xiàn)如今使用的商業(yè)化石墨負(fù)極材料（37

2、2 mA hg-1）的兩倍多。所以，錫基負(fù)極材料的改性，尤其是對其形貌的調(diào)控得到了廣泛的研究和報道。目前，合成形貌多變、純度高且結(jié)晶性良好的晶體材料的主要方法是水熱合成法。本論文中的雙殼層SnO2@C納米空心球、單殼層SnO2@C納米空心球和雙殼層SnO2納米空心球都是采用多步水熱合成的方法制得。合成采用了模板法，其中核-殼結(jié)構(gòu)的SiO2模板發(fā)揮重要的作用。隨后，我們將這些合成的錫基材料應(yīng)用到鋰離子電池上并測試了它們的電化學(xué)性能。

3、>　　本研究主要內(nèi)容包括：①通過對核-殼結(jié)構(gòu)SiO2的形貌表征，我們推測出了 SiO2膠球向核-殼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的可能原理。從形貌的變化過程可以清楚的看到 SiO2內(nèi)部核的消融與外部殼層的生長這兩個過程是單獨且并發(fā)的。在整個過程中，NaBH4起到了至關(guān)重要的作用。反應(yīng)開始，NaBH4會和 H2O發(fā)生緩慢的反應(yīng)，并產(chǎn)生出 NaBO2和 H2。一方面，這一反應(yīng)會使體系呈堿性，因此SiO2很容易在堿性溶液中發(fā)生溶解，比如SiO2在 NaOH溶液中的

4、溶解。另一方面，單硅酸鹽和聚硅酸鹽類大量釋放到體系中，最終會達(dá)到過飽和的程度。同時，NaBO2的量也會伴隨著NaBH4的反應(yīng)而增加。這些導(dǎo)致SiO2再次沉淀到正在溶解的內(nèi)部核表面，形成殼層結(jié)構(gòu)。②雙殼層SnO2@C納米空心球具有諸多杰出性能。內(nèi)部活性殼層的引入可以提高材料的體積比容量。雙碳層包覆不僅可以保護(hù)材料結(jié)構(gòu)的完整性而且可以增加材料的導(dǎo)電性。更重要的是材料本身又具有多孔結(jié)構(gòu)，既可以提供電解液自由穿梭殼層內(nèi)外的通道，又可以緩解電極反