锂离子电池因其具有体积小、重量轻、完全无记忆效应、高能量密度、自放电流小、宽工作温度范围、高安全性、可大电流充放电、循环次数多、较长使用寿命等优点,广泛地被应用于智能手机、数码相机、便携式笔记本电脑、纯电动汽车、军事装备及航空航天等众多领域。本论文合成了锡基纳米材料,并将其作为锂离子电池的负极材料,测试其电化学性能,所制备的锡基纳米材料包括纳米二氧化锡、碳包覆二氧化锡和氧化镍/二氧化锡三类负极材料。以简单水热法分别合成纳米SnO2、SnO2/C复合材料和NiO-SnO2复合金属氧化物等一系列锡基纳米材料,比较其作为负极材料表现出的电化学性能差异。碳复合的锡基材料融合了纳米材料和碳复合的优势,不同金属氧化物复合材料应用了金属氧化物间的协同效应,都有望满足锂离子电池日益发展的需要。本论文主要研究如下:一、以水热法合成纯SnO2纳米材料,对材料的结构、物相、形貌等性能进行了SEM(扫描电子显微镜)、XRD(X-射线衍射)测试,并对其作为负极进行了恒流充放电、循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)等电化学性能测试。XRD测试证明,本实验中所制备的SnO2为四方形金红石结构;SEM图表明,得到的SnO2材料是纳米尺寸。循环伏安揭示了SnO2材料脱嵌锂的过程,从而确定了反应过程机理。二、基于SnO2作为锂离子电池负极材料存在导电性较差和严重的体积效应的缺点,本论文采用一步水热法制备了不同比例的SnO2/C复合材料,分析碳材料的引入在提升比容量和循环性能方面所起的作用。对材料的结构、物相、形貌等进行了SEM、XRD、TG(热重)测试,并对其作为负极进行了恒流充放电、交流阻抗等电化学性能测试。XRD测试表明,材料中碳为无定形碳,SnO2为纳米晶体;通过TGA测试确定了材料中碳的含量;SEM图显示,所制得的材料直径在50到60nm之间。电化学测试结果表明,SnO2/C复合材料电极首次放电比容量为1197.5 mAh·g-1,首次库伦效率55.11%,在50次循环之后的容量保持在190 mAh·g-1,而SnO2材料电极的首次放电比容量为940.6mAh·g-1。碳的加入提高了纳米SnO2的导电性,在循环过程中抑制了粒子团聚,结构稳定性增强。三、以水热法制备了NiO-SnO2纳米复合材料。对材料的结构、物相、形貌等进行了SEM、TEM(透射电镜)、XRD、TG测试,并对其作为负极进行了恒流充放电、循环伏安、交流阻抗等电化学性能测试。SEM表征显示,该复合材料为纳米材料,球形颗粒,颗粒尺寸在30~40nm。XRD结果表明,衍射峰分别与NiO和SnO2相对应。电化学测试结果表明,其作为锂离子电池负极材料具有较高的可逆比容量和较好的循环性能。NiO与SnO2之间的协同效应,增加了材料的稳定性,增强导电性,有利于锂离子的扩散。材料在充放电过程中会反应生成纳米尺寸的Ni单质,使得活性物质的表面原子增多,电化学反应活性增强,并且Ni单质本身具有较高的活性,可以与Li2O反应,并使SnO2首周放电过程生成的Li2O可逆地转化为Li+,负极的容量也随之提高,从而不可逆容量降低,提高了首次库伦效率。EIS测试进一步证明,NiO与SnO2之间的相互作用使得材料的导电性大大增强,其充放电过程中的动力学特征也明显改善。