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多孔竹炭负载SnO2的制备及其电化学性能研究

2021-12-16陈前林李翠芹

硅酸盐通报 2021年11期
关键词:复合材料

吴 洪,陈前林,李翠芹

(贵州大学化学与化工学院,贵阳 550025)

0 引 言

众多能量储存装置中,锂离子电池具有工作电压高、能量密度高、使用寿命长、安全性能高和绿色环保等优点,已经在电脑、手机、手表和新能源汽车等领域广泛应用[1-2]。作为传统锂离子电池的负极材料,石墨因为理论容量低(372 mAh·g-1)和倍率性能差已经不能满足快速发展的市场需求[3-4]。锡基材料具有比容量高(Sn: 994 mAh·g-1;SnO: 875 mAh·g-1;SnO2: 782 mAh·g-1)、脱/嵌锂电位低(0.6 V)、资源丰富和绿色环保等优点,因此,有望替代石墨用作锂离子电池负极材料[5-7]。但是,锡基材料在充放电过程中体积会发生巨大的体积变化,导致锡基电极材料粉碎脱落,致使电池的比容量急剧衰减,循环稳定性差[8]。

为了解决上述问题,研究者们使用碳与锡基材料进行复合来改善其循环稳定性能[9-10]。例如,Wen等[11]制备了SnO2/Graphene复合材料,其中石墨烯可以缓冲SnO2充放电过程中体积变化,从而提高SnO2的循环稳定性。其次引入B2O3能有效缓冲SnO2的体积变化和改善其电化学性能,这是由于硼离子具有可以接受电子和释放电子的性质,从而增加电子的密度,提高电池的循环稳定性[12]。在众多炭材料中,生物质炭具有资源丰富、价格低廉、环境友好、结构稳定、孔隙度高、物理化学性质容易调控等特点,非常受研究者们青睐,例苎麻[13]、丝瓜瓤[14]、稻谷壳[15]、香蕉皮[16]和坚果壳[17]等生物质炭作为锂离子电池负极材料时,具有高的比容量和循环稳定性。竹子生长周期短,原材料易获取,竹炭制备过程简单,且竹炭具有丰富的孔结构和高的比表面积,因此受到研究者们广泛的关注。……

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