《新型锂离子电池负极Sn-Ge-C纳米复合材料的制备与电化学性能》

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锂离子电池拥有其他二次电池不可比拟的优势,已经成为现代和未来重要的绿色电源之一。然而使用和研究的负极材料存在许多问题和缺点,导致锂离子电池不能满足高能量电子设备和动力电源的要求。该成果在广西自然科学基金的资助下, 该成果重点研究了Sn-Ge-C、Sn-Cu纳米复合负极材料的制备、微观组织结构与电化学性能的关系,探讨了组成与结构抑制负极材料在充放电过程中体积膨胀的协同效应。考查了锰酸锂、三元正极材料的电化学性能,着重分析材料的形貌、结构、粒度等因素对性能的影响。研究了用于钠离子电池负极材料的硫化锑纳米线的合成条件和形成机理,分析了材料的储钠性能,并解释其储钠机制。主要结论总结如下: 采用机械球磨制备了Sn-Ge-C纳米复合负极材料,研究发现随着Ge含量的增加,Sn基纳米复合负极材料容量增加,但容量衰减加剧。复合材料的容量增加得益于Ge的高理论储锂容量。 首次采用脉冲激光沉积法成功制备了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2薄膜正极,该薄膜电极在450℃条件下退火处理后,表现出最优电化学性能,0.5C倍率下进行充放电测试,首次放电容量超过120mAh/g,25周循环后容量保持率为92%。 采用简单的自模板法合成多孔椭球形结构锰酸锂,并用于锂离子电池负极。多孔椭球形锰酸锂正极材料具有较高的容量、优异的循环稳定性、倍率性能和高温性能。在10C倍率下,材料的容量达到1C倍率下容量的70%。在5C倍率下测试,400次循环后,放电容量保持率为90.1%,优于纳米棒锰酸锂正极材料。在55℃高温、5C放电倍率下,锰酸锂正极的放电容量为77.3mAh/g,200次循环后,容量保持77%。 采用水热法合成了硫化锑(Sb<,2>S<,3>)纳米线。首次报道硫化锑纳米线用作钠离子电池负极材料。在100mA/g电流密度下,硫化锑纳米线的首次放电容量为850mAh/g,循环40周后,容量仍保持第二周容量的90%。该成果完成过程中,在国际期刊共发表论文9篇,绝大部分被SCI(SCIE)、EI 收录。项目成果被国际同行在SCI 期刊上多次引用。

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