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SnO2-MoO3-x/CNTs纳米复合材料在锂离子电池负极中的性能

2021-02-28何声太曾林海

天津工业大学学报 2021年1期
关键词:复合材料

何声太,陈 媛,曾林海

(天津工业大学天津市先进纤维与储能技术重点实验室,天津 300387)

在快速发展的新能源材料中,锂离子电池由于具有较长的循环寿命和较高的能量密度依然是最具发展前景的储能材料之一[1]。目前商业化锂离子电池原件的负极材料主要以石墨为主,其理论比容量较低(372 mA·h/g),无法满足大型高能量密度电池的发展需求[2-3]。金属氧化物材料由于具有较高的理论比容量,已经逐渐被作为锂离子电池负极材料开发和应用[4-6],其中SnO2和MoO3的理论比容量分别为782 mA·h/g和1 117 mA·h/g,同时具有较低的嵌锂电位等优势受到了广泛关注,在高能量密度锂离子电池领域具有广泛应用前景[7-11]。然而金属氧化物材料存在的重要缺陷是电导率较差以及由于体积效应造成的电池容量衰减迅速等,严重影响了电池材料的稳定性[12-14]。

随着碳纳米管(CNTs)和石墨烯等新型碳材料的研究与发展,其在锂离子电池领域也逐渐被开发利用,其中负极材料与碳纳米管和石墨烯等复合已成为目前研究的重要方向[15-18]。一方面由于金属氧化物材料具有较高的理论比容量,在储锂能力方面可以弥补碳纳米管材料的不足;另一方面碳纳米管具有优良的导电性和结构优势,不仅可以提高复合材料电导率,还可以缓冲材料在电池循环过程中由于体积变化产生的应力,从而保持负极材料结构的稳定性。此外由于碳纳米管材料的特殊结构,将其与金属氧化物材料复合不仅可以有效缓解金属氧化物材料的团聚现象,还可以增大负极材料与电解液的接触面积,有利于Li+的传输,从而提高电池的循环效率[19-21]。……

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