碳包覆二氧化锡的锂离子电池负极材料共47页文档
碳包覆二氧化锡的锂离子电池负极材料
负极材料的研究进展
• 下面对包括
1. 2. 3. 4.
碳材料 氧化物负极材料 金属及合金类负极材料 复合负极材料
碳材料
• 碳材料(理论比容量372 mA~g)是目前商品化的锂离子电池所使用 的负极材料。由于其电极电位低(<1.0V Li+／Li )、循环效率高 (>95％)、循环寿命长和安全性能好等优点，确保了其在商业电池 应用中成为第一选择对象。用于锂离子电池的碳负极材料包括了 石墨、无定型碳，其中石墨又分为天然石墨、人造石墨和石墨化 碳；无定型碳分为硬碳和软碳。石墨是锂离子电池碳材料中应用 最早、研究最多的一种，其具有完整的层状晶体结构，石墨晶体 的片层结构中碳原子以sP2杂化方式结合成六角网状平面，理想 石墨的层间距为0．3354 nm，层与层之间以范德华力结合。石墨 的层状结构，有利于锂离子的脱嵌，能与锂形成锂-石墨层间化合 物，其理论容量为372 mAh／g，充放电效率通常在90％以上。锂 在石墨中的脱／嵌反应主要发生在0～0．25 V之间(相对于Li／ Li+)，具有良好的充放电电压平台，与提供锂源的正极材料匹配 性较好，所组成的电池平均输出电压高，是一种性能较好的锂离 子电池负极材料。
锂离子电池简介
• 锂离子二次电池于20 世纪90 年代初由日本SONY公司 率先研制成功并实现商品化。所谓锂离子电池是指分 别用两个能可逆地嵌入和脱嵌锂离子的化合物作为正 负极构成的二次电池。电池在充电时,Li + 从正极中脱 出,通过电解液和隔膜,嵌入到负极中。反之,电池放电 时,Li +由负极中脱嵌,通过电解液和隔膜,重新嵌入到正 极中。由于Li +在正负极中有相对固定的空间和位置, 因此电池充放电反应的可逆性很好,从而保证了电池的 长循环寿命和工作的安全性。
【浓缩】锂离子电池负极材料报告
PART 1：锂离子电池负电极材料介绍目前，锂离子电池所采用的负极材料一般都是碳素材料，如石墨、软碳（如焦炭等）、硬碳等。
正在探索的负极材料有氮化物、PAS、锡基氧化物、锡基氧化物、锡合金，以及纳米负极材料等。
一、碳负极材料碳负极锂离子电池在安全和循环寿命方面显示出较好的性能，并且碳材料价廉、无毒，目前商品锂离子电池广泛采用碳负极材料。
近年来随着对碳材料研究工作的不断深入，已经发现通过对石墨和各类碳材料进行表面改性和结构调整，或使石墨部分无序化，或在各类碳材料中形成纳米级的孔、洞和通道等结构，因此而使锂离子电池的比能量大大增加。
目前，已研究开发的锂离子电池负极材料主要有：石墨、石油焦、碳纤维、热解炭、中间相沥青基炭微球（MCMB）、炭黑、玻璃炭等，其中石墨和石油焦最有应用价值。
根据石墨化程度，一般碳负极材料分成石墨、软碳、硬碳。
1、石墨石墨材料导电性好，结晶度较高具有良好的层状结构，适合锂的嵌入-脱嵌，形成锂-石墨层间化合物，充放电容量可达300mAh.g-1 以上，充放电效率在90%以上，不可逆容量低于50mAh.g-1。
锂在石墨中脱嵌反应在0~0.25V 左右，具有良好的充放电平台，可与提供锂源的正极材料钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂等匹配，组成的电池平均输出电压高，是目前锂离子电池应用最多的负极材料。
石墨包括人工石墨和天然石墨两大类。
2、软碳软碳即易石墨化碳，是指在2500℃以上的高温下能石墨化的无定形碳。
软碳的结晶度（即石墨化度）低，晶粒尺寸小，晶面间距较大，与电解液的相容性好，但首次充放电的不可逆容量较高，输出电压较低，无明显的充放电平台电位。
常见的软碳有石油焦、针状焦、碳纤维、碳微球等。
3、硬碳硬碳是指难石墨化碳，是高分子聚合物的热解碳。
这类碳在2500℃以上的高温也难以石墨化，常见的硬碳有树脂碳（酚醛树脂、环氧树脂、聚糠醇PFA-C等）、有机聚合物热解碳（PVA、PVC、PVDF、PAN 等）、碳黑（乙炔黑）。
一种碳包覆锑掺杂二氧化锡的离子电池负极材料的制备方法[发明专利]
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专利名称：一种碳包覆锑掺杂二氧化锡的离子电池负极材料的制备方法
专利类型：发明专利
发明人：高秋明,张强
申请号：CN201810085476.8
申请日：20180129
公开号：CN108400315A
公开日：
20180814
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种碳包覆锑掺杂二氧化锡的离子电池负极材料的制备方法，该方法先使用锑通过水热反应对二氧化锡进行掺杂，然后以葡萄糖为碳源通过水热反应对其进行碳包覆处理，之后经过高温热处理生成高性能的离子电池负极材料。
在以锑比锡为6％～7％的摩尔比进行掺杂时，所生成的离子电池负极材料具有均匀的纳米颗粒结构，同时展示了非常优异的电化学性能。
将其作为锂离子电池负极材料时，在0.5C的电流密度下循环400圈后，其放电比容量仍能维持在1500～
1820mAh/g。
制备碳包覆锑掺杂二氧化锡的离子电池负极材料所使用的原料是葡萄糖、氯化锡、氯化锑和碳酸氢铵等，来源广泛，价格便宜，而且这种电极材料制备工艺简单可控，条件温和，设备简易。
申请人：北京航空航天大学
地址：100191 北京市海淀区学院路37号
国籍：CN
代理机构：北京永创新实专利事务所
代理人：李有浩
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碳包覆CaSnO_(3)纳米纤维作为高性能锂离子电池负极材料
收稿日期：2020‑12‑01。
收修改稿日期：2021‑01‑30。
福建省自然科学基金(No.2020J01393)资助。
＊通信联系人。
E‑mail ：***************.cn第37卷第4期2021年4月Vol.37No.4700‑708无机化学学报CHINESE JOURNAL OF INORGANIC CHEMISTRY碳包覆CaSnO 3纳米纤维作为高性能锂离子电池负极材料李小强1陈欣1李洪波1赵婷婷1张亚梅1向军＊,1张开银2(1江苏科技大学理学院，镇江212003)(2武夷学院，武夷山354399)摘要：采用静电纺丝技术制备出CaSnO 3纳米纤维(CaSnO 3NFs)并作为模板，再经表面原位聚合酚醛树脂和碳化处理制得碳包覆CaSnO 3纳米纤维(CaSnO 3@C NFs)。
使用X 射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X 射线光电子能谱对材料的物相组成、形貌和微观结构进行了表征，通过循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗谱研究了碳包覆及碳化温度对CaSnO 3NFs 负极材料电化学性能的影响。
结果显示，碳包覆改性使CaSnO 3NFs 的电化学性能得到较大程度的提高，而且随着碳化温度的升高，CaSnO 3@C NFs 复合电极的比容量先增加后下降，600℃碳化获得的CaSnO 3@C NFs‑600复合材料具有最好的电化学性能。
在0.1A·g -1的电流密度下，CaSnO 3@C NFs‑600电极的首圈放电比容量达到1102.2mAh·g -1，充放电循环100圈后比容量为548.8mAh·g -1，当电流密度提高到2A·g -1时，其比容量仍保持在333.5mAh·g -1。
关键词：CaSnO 3纳米纤维；碳包覆；静电纺丝；负极材料；储锂性能中图分类号：O646.54文献标识码：A文章编号：1001‑4861(2021)04‑0700‑09DOI ：10.11862/CJIC.2021.085Carbon⁃Coated CaSnO 3Nanofibers as High Performance Anode Materials for Lithium Ion BatteriesLI Xiao‑Qiang 1CHEN Xin 1LI Hong‑Bo 1ZHAO Ting‑Ting 1ZHANG Ya‑Mei 1XIANG Jun ＊,1ZHANG Kai‑Yin 2(1School of Science,Jiangsu University of Science and Technology,Zhenjiang,Jiangsu 212003,China )(2Wuyi University,Wuyishan,Fujian 354399,China )Abstract:Carbon coated CaSnO 3nanofibers (denoted as CaSnO 3@C NFs)were prepared via the electrospinning technique combined with in⁃situ polymerization and carbonization processes.The phase compositions,surface mor‑phology and microstructures of the samples were characterized by means of X ‑ray diffraction,scanning electron microscope,transmitting electron microscope and X‑ray photoelectron spectroscopy.The influences of carbon coat‑ing and carbonization temperature on the electrochemical properties of CaSnO 3NFs ‑based anode materials were investigated using cyclic voltammetry,galvanostatic charge/discharge and AC impedance spectroscopy.The test results show that the electrochemical performance of CaSnO 3NFs was greatly improved after carbon coating,and meanwhile the specific capacity of CaSnO 3@C NFs composites first increased and then decreased with increasing carbonization temperature,in which the CaSnO 3@C NFs‑600composite obtained by carbonization at 600℃exhibit‑ed an optimal electrochemical performance.The CaSnO 3@C NFs‑600electrode had a high initial discharge specific capacity of 1102.2mAh·g -1at a current density of 100mA·g -1,and delivered a reversible specific capacity of 548.8mAh·g -1after 100charge/discharge cycles.Moreover,it also showed a superior rate performance and retained a specific capacity of 333.5mAh·g -1even at 2A·g -1.Keywords:CaSnO 3nanofibers;carbon coating;electrospinning;anode material;lithium storage performance第4期0引言随着全球环境污染日益加剧以及传统的化石能源逐渐枯竭，寻找和开发可持续发展的清洁能源已经成为全世界面临的共同问题[1‑2]。