鍍鎳碳納米管的制備及其在鋰離子電池錫基負極中的應用.pdf

1、鋰離子電池具有出眾的性能，是近年來新能源行業(yè)研究的熱點，目前商業(yè)化的鋰離子電池，其負極材料主要為碳材料，但碳材料的理論比容量為372 mAh/g，不能滿足社會對大容量可移動電源不斷增長的需求。錫負極材料的理論比容量達到了993 mAh/g，是石墨負極比容量的三倍。但是，錫負極材料在充放電過程中會產生較大的體積膨脹，導致材料粉化脫落甚至失效。為解決這一問題，本文將經過化學鍍鎳的碳納米管(CNTs/Ni)引入錫薄膜材料，制備了錫-碳納米管/

2、鎳-銅(Sn-CNTs/Ni-Cu，簡稱為SCNC)復合電極材料，有效抑制電極的體積變化，達到提高錫基負極材料的比容量、改善其循環(huán)性能的目的。主要研究內容及成果如下：
　　(1)為了提高CNTs與鍍層的結合力，并在鍍層中引入鎳元素，通過在CNTs表面化學鍍鎳的方法制備了CNTs/Ni粉體材料。研究了化學鍍參數對鍍層質量的影響，實驗表明，在pH=8.7、溫度為20℃的條件下施鍍90 min能得到較好的效果；在500℃的溫度下熱處理6

3、 h，對鍍層的優(yōu)化效果最好。通過SEM、EDS、XRD分析對材料的成分及結構進行表征，SEM照片顯示，鎳以顆粒狀均勻沉積在碳納米管表面，呈均勻分散的顆粒狀。XRD分析表明CNTs/Ni粉體材料主要存在碳和鎳的衍射峰，材料中約含有22.22％的鎳元素，71.54％的碳元素。
　　(2)為了提高錫負極的循環(huán)性能，設計制備了SCNC一體化復合電極材料，并對其電化學性能進行分析。以銅片為基底，利用復合電沉積的方式在其表面同時鍍覆Sn和CN

4、Ts/Ni，制備Sn-CNTs/Ni復合電極材料。SEM照片顯示電極表面形貌不規(guī)則，存在較大的錫顆粒，碳納米管埋嵌在鍍層中，經熱處理后形成的SCNC電極的鍍層表面晶粒變小。XRD結果表明材料成分主要為來自基底的Cu、活性材料Sn、碳納米管及Ni元素。在熱處理后，電極中形成了Cu6Sn5等二元合金、CuNi2Sn等三元合金。
　　(3)對SCNC電極進行電化學性能測試，結果表明，電極的首次不可逆容量較大，但經首次循環(huán)后容量基本穩(wěn)定。