论文部分内容阅读
硒化锡基材料由于理论比容量高和储量丰富成为新一代锂离子电池负极材料的候选者之一。然而,硒化锡基负极材料在锂离子反复脱/嵌过程中会发生巨大的体积变化,为了解决这一问题研究学者们通过纳米化、碳复合以及阴离子掺杂等手段进行改性。目前,硒化锡材料的研究进展中仍然还存在以下问题:一维SnSe材料较难合成;SnSe/C复合材料只是简单物理作用;SnSe2的储锂机制存在争议。针对上述问题,本论文进行了以下三个工作:(1)利用Sn纳米棒作前驱体,通过液相硒化过程制备一维SnSe纳米带。一维带状结构能提高电荷转移的速率。作为锂离子电池的负极,该材料表现出较高的首次库仑效率和良好的倍率性能。在0.1 A g-1的电流密度下,首次的放电和充电比容量分别为1087.9/954.9 mA h g-1,首次库仑效率为87.8%;与0.1 A g-1电流密度下比容量相比,在1 A g-1电流密度下的平均容量保持率为46.4%。(2)利用氧化石墨烯包覆Sn纳米棒气凝胶作为前驱体,通过液相硒化和热处理过程制备石墨烯包覆SnSe纳米带(SnSe NB@rGO)框架材料。SnSe纳米带通过物理和化学作用均匀分散在rGO框架中。在SnSe纳米带自身能缓冲体积膨胀和提高电荷转移能力的基础上,三维互联的rGO框架既可以为SnSe的体积变化提供空间,还可以充分发挥其优良的导电性。作为锂离子电池的负极,该材料表现出超长的循环寿命和较好的倍率性能。在1 A g-1的电流密度下循环800次后,可逆比容量为412 mAh g-1;在0.1和1Ag-1的电流密度下的平均比容量分别为700和551 mA h g-1;与0.1 Ag-1电流密度下比容量相比,在1Ag-1电流密度下的平均容量保持率为78.7%。(3)利用柠檬酸复合Sn-Fe氰胶为前驱体,通过热处理和硒化过程制备了碳包覆锡铁复合硒化物(SnSe2-FeSe2@C)框架材料。FeSe2和SnSe2均匀分布在三维碳网络中可以缓冲复合物的体积膨胀和提高复合材料的导电性。更为重要的是,FeSe2在循环过程中生成的Fe纳米颗粒可以有效催化Li2Se的可逆分解。作为锂离子电池的负极,该材料表现出较高的比容量和较好的倍率性能。在0.5 A g-1的电流密度下循环400次后,可逆比容量为572mA hg-1,容量保持率80.4%;在0.1和2 Ag-1的电流密度下的平均比容量分别为742.9和563.9 mAh g-1;与0.1 A g-1电流密度下比容量相比,在2 A g-1电流密度下的平均容量保持率为75.9%。