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随着电动汽车等新能源设备的不断发展,对锂离子电池的性能要求越来越高,由此制备比容量高、循环稳定性好的锂离子电池负极材料成为了研究热点之一。锡基负极材料是十分有发展潜力的材料,它比容量高、资源丰富且环境友好,它的缺点是在充放电过程中极易发生体积膨胀,从而发生粉化甚至脱落,容量衰减快,循环性能不好。所以,本文需要通过冷冻干燥、球磨等方法基于金属Sn和Sn O2材料进行改良制备,目的为研制出比容量更高且循环性能好的锡基负极材料。研究内容如下:1、首先基于金属Sn材料的研究是采用冷冻干燥法和高温煅烧碳化来制备Sn@C复合材料。在样品材料中,金属Sn呈超细的纳米球状颗粒,且被碳材料很好地包裹着,在保证Sn具有较大的比表面积的同时还能有足够的空间缓冲体积膨胀效应,这样金属Sn就不会发生大面积团聚或粉化。其用于锂离子电池负极材料时表现出很好的电化学性能,它在电流密度为1A/g的电流密度下首次充放电比容量为1340.8和1803.56 m Ah/g,在进行500次循环后比容量仍能保持1049.8 m Ah/g。由此,我们通过冷冻干燥法制备的Sn@C复合材料的比容量较传统方法制备的材料而言有很大的提升,且循环性能极好,电池寿命增长。2、其次从与活性物质复合的角度采用水热法和高能球磨法制备了Sn O2@Al2O3/C复合材料。水热法制备的Sn O2呈大小均匀的球状纳米颗粒,球磨法能将材料磨得更细,且超细的Sn O2和Al2O3纳米颗粒均匀地附着在石墨纳米片上。Al2O3纳米颗粒具有较多的缺陷,还能与Sn O2形成协同效应,Al3+能进一步稳固材料的原子结构,加上石墨纳米片很好的结构保护作用和优导电功能,Sn O2@Al2O3/C复合材料表现出了很好的电化学性能。在测试结果中,该材料在1A/g的电流密度下循环充放电700次后还可保持495.7 m Ah/g的可逆容量,且后续的循环中库伦效率高达99.55%。由此,Sn O2@Al2O3/C复合材料在一定程度上改进了Sn O2在锡基负极材料的研究。3、最后我们在上一研究的基础上选择了具有特殊八面体层状结构的Mo O3进行复合,它可以容纳更多电子流通和离子嵌入,因此我们同样采用水热法和球磨法制备了Sn O2@Mo O3/C复合材料。测试结果显示,1362.2和2057.5 m Ah/g的高比容量是该材料在0.2A/g下的初始充放电容量,且第二次循环时的库伦效率已高达95.8%,1334.1 m Ah/g的比容量在循环280次之后仍能获得。因此,Sn O2@Mo O3/C复合材料不仅具有较高的比容量,更出色的是极好的循环性能,容量衰减极慢,Mo O3的特殊八面体层状结构使得材料在充放电过程中整体结构十分稳定。Sn O2@Mo O3/C复合材料的研究较上一研究来讲对Sn O2负极材料又有了一定程度的改良,是十分有潜力的锂离子电池负极材料。