锂离子电池用三维多孔碳支撑高密度Sn/C纳米复合材料的制备及其贮锂机理研究

本项目采用碳为支撑体，制备锡碳复合材料，主要进行了以下三个方面的研究工作：（1）多孔碳的制备方法对其孔洞结构的影响。采用不同的有机碳原料如阳离子淀粉、氧化交联淀粉、可溶性淀粉等淀粉类原料和中间相碳微球，研究获得多孔碳材料的制备方法，及其孔洞结构分布与制备过程的关系，获得高比表面积的多孔碳材料：活化的AMCMB的比表面积3290.4 m2 g -1，中孔含量64.5%。（2）化学镀锡研究。包括工艺、敏化活化对纳米Sn结构的影响；研究不同温度和镀Sn液浓度对Sn/AC复合材料的影响，对复合材料的电化学过程进行深入研究，对获得的高比容量的Sn/AC复合材料的循环性能与复合材料的结构进行深入分析。（3）采用复合的方法，实现了在高温低流速的惰性气氛下通过碳化多糖碳包Sn前驱体的方法合成Sn/多孔C核壳纳米球结构。复合电极材料具有较高的可逆容量，首次可逆比容量高达553.3 mAh/g，首次充放电（脱嵌锂）效率为74.7 %；制备了SnO2@C核壳纳米链（SCNCs），研究表明适量的碳有助于1-D的SCNCs生长，碳层厚度可以通过前驱体制备中通过简单的控制水热时间。在电流密度为300mAg-1其可逆放电容量超过了760mAg-1，并且在100次充放电循环后其容量保持在85%以上。SnO2@C碳壳其纳米结构在循环后仍能保持结构的完整性，强健的碳壳有助于实现好的循环性。（3）以四氯化锡作为锡源，自制氧化石墨作为基体材料，通过化学氧化还原的方法制备出锂离子电池负极SnO2/C复合材料，对材料的性能与结构进行了初步研究。在550℃的烧结温度下制备的SnO2/C复合材料具有优良的电化学性能，首次嵌锂容量为631.6mAh/g，首次充放电效率为89.7%。