导读:本文包含了锡基负极论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:氧化锡,负极材料,循环性能,电化学性能
锡基负极论文文献综述
徐辉,仰榴青,尹凡,杨刚[1]（2019）在《无定形碳包覆锡基负极材料的制备及其电化学性能》一文中研究指出氧化锡因其较高的理论比容量颇受关注,在电化学研究应用中,与碳材料复合改性后可作为锂离子电池的负极材料。本文选用五水四氯化锡为锡源,氧化石墨烯和葡萄糖作为碳源,采用简单水解法、水热处理,可以大量合成SnO_2/C复合材料。通过对产物进行结构的表征、微观形貌的分析及电化学性能测试,结果表明,氧化锡纳米颗粒均匀分散于无定形碳之间,复合材料循环100圈后放电比容量为541 mA·h/g。相比于纯SnO_2纳米颗粒,无定形碳能够抑制氧化锡的体积效应,提高材料整体的导电性,同时改善材料的循环稳定性。(本文来源于《储能科学与技术》期刊2019年04期）
陈倩雯[2]（2019）在《具有锡基保护层的铜集流体用于钠金属电池负极》一文中研究指出近年来锂离子电池的发展和应用迅速。由于锂资源有限,锂电池组件材料的价格逐渐上涨,将会限制锂离子电池的大规模应用。钠电池由于钠元素在自然界中的广泛分布引起了人们的关注。金属钠与其他钠电池负极相比,有着电化学电势低、理论比容量高、自然丰度高等优点,是钠电池最具潜力的负极之一。然而,由于不稳定的固体电解质界面膜(solid electrolyte interface,或SEI)引起的钠离子通量不均匀,往往会导致苔藓状或枝晶状的钠形成,从而导致电池库仑效率低下,存在安全隐患。本文旨在抑制枝晶状金属钠的形成,并提高电池循环的稳定性和安全性,研究了具有锡基保护层的铜集流体对钠金属电池负极的性能影响。本文采用简单的刮刀涂覆的方式,在商业铜箔上制备了一种由PVDF和Sn纳米颗粒组成的人工保护层(简称PSN@Cu集流体)。PSN保护层中的柔性PVDF基体可以适应集流体表面的体积变化。而亲钠的锡纳米颗粒可以显着降低有利于钠均匀成核的过电势,为钠的沉积/溶解行为提供较高的离子导电性,并增加保护层的机械模量,从而防止钠枝晶的生长。本文首先对不同比例的PSN@Cu集流体进行筛选,找出最佳的Sn和PVDF比例为4:6。随后,详细测试了PSN@Cu集流体的力学和电化学性能。研究结果表明,引入具有高杨氏模量和钠离子快速扩散的纳米Sn颗粒,使得PSN保护层获得能够抑制钠枝晶的高杨氏模量(5.48 GPa)。此外,在第100个循环周期后,PSN@Cu集流体界面电阻仅为24.48Ω,而Cu集流体的界面电阻是PSN@Cu集流体的十倍之多(256.6Ω)。在库伦效率测试中,PSN@Cu集流体在2 mA cm~(-2)的电流密度下稳定循环2800 h,平均库伦效率为99.73%。同时,PSN@Cu集流体在容量为1 mAh cm~(-2)时的循环寿命为2300 h,是纯铜集流体循环寿命的10倍以上(~220 h)。PSN@Cu集流体表现了优异的库伦效率,其超长的循环稳定性已超过目前文献报道的结果。PSN@Cu集流体的优良性能突出了具有协同性能的复合保护层的重要性,这为得到稳定的Na金属负极提供了新的解决方案。本文最后通过研究PSN@Cu集流体的钠沉积行为,进一步探究了PSN@Cu集流体优良性能的原因。在首次钠沉积时,由于Sn颗粒的亲钠性,PSN@Cu集流体拥有极小的钠成核过电势(9 mV),同时PSN@Cu集流体的Na离子扩散系数是商业Cu集流体的39.9倍,有利于均匀的钠成核和沉积。并且研究发现PSN@Cu集流体上SEI的表层由RCOONa、RCH_2ONa、Na_2O和NaF组成,SEI内部主要由PSN保护层、Na_2O、Na_(2-x)O_2和NaF组成。大量的无机SEI成分使得整个SEI膜更致密、不易渗透,有利于保护Na金属负极不受电解液的侵害。这充分证明了PSN对铜集流体的改性有效地保护了钠金属负极,从而获得了优良的电池性能。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2019-06-01）
张蕾[3]（2019）在《锡基锂离子电池负极的界面结构设计与研究》一文中研究指出随着电动汽车和便携电子设备的快速发展,人们对于高能量密度锂离子电池的需求越来越大。选择高容量的电极材料是提高锂离子电池比容量的重要方法之一。在为数众多的锂离子电池负极材料中,二氧化锡由于有很高的理论容量和快速的充放电性能而受到广泛的关注。二氧化锡的容量由两部分反应提供,第一步是二氧化锡的转化反应,第二步是金属锡的合金化反应。其中合金化反应生成Li4.4Sn可以提供994 mAh g-1的容量。而第一步转化反应由于生成的Li2O的可逆性较差,从而限制了转化反应的可逆转化,使得二氧化锡充放电过程中产生不可逆的容量损失。通过在二氧化锡中掺杂过渡族金属可以提高放电过程中生成的Li20的可逆性,但是没有深入探究其提高反应可逆性的机理。为了设计更好的锂离子电池负极,本论文在原子尺度研究了纳米金属和氧化锂反应的界面,并且制备了一种纳米多孔的锰锡二元金属氧化物。通过第一性原理的计算,我们可以发现,Mn/Li2O的界面能要小于Sn/Li20的界面能,所以在氧化锂基体中,锰的成核粒径要小于锡的成核粒径。基于这一理论计算,本文所设计的锰锡基二元金属氧化物在作为锂离子电池负极材料发生电化学反应时,生成的超细锰纳米晶可以限制锡在电池反应过程中的晶粒粗化过程,提高锡和氧化锂的接触界面,从而促进生成Li20的可逆转化。该复合材料通过精心的实验设计而产生的大量锰锡界面可以极大的提高二氧化锡在锂嵌入和脱出反应过程中的可逆性,从而提升其作为锂离子电池负极材料的容量。通过相应的电化学性能测试,本论文中所制备的锰锡基复合材料在0.05Ag-1的电流密度下具有高达1620.6 mAh g-1的初始容量。由于锰的存在抑制了锡负极的团聚,该复合材料从而显示出良好的循环性能。在2 A g-1的电流密度下循环1000圈后仍然保持547.3 mAh g-1的高比容量。总体来说,本文提出了一种通过低界面能调控纳米结构界面反应来提高锡基氧化物可逆反应容量的方法,并且研究了其容量提高的机理,并为研究其他类型的金属氧化物复合材料提供了一种新的思路。(本文来源于《南京大学》期刊2019-05-19）
夏靖[4]（2019）在《锡基硫化物复合负极材料的静电纺丝制备及储钠性能研究》一文中研究指出基于转化反应和合金化反应的锡基硫化物(SnS_2和SnS)因其具有高理论比容量的优点,被认为是很有前景的钠离子电池负极材料。然而,Na-Sn合金化反应造成的夸张的体积改变使得纯的锡基硫化物的电化学性能极其糟糕,这也极大的限制了它们在实际中的应用。因此,必须采取有效的措施,以最大限度地减少锡基硫化物的体积效应并改善其电化学性能。为了改善锡基硫化物的电化学性能,本论文中通过简单的静电纺丝法和随后的煅烧合成了SnS_2/C和SnS/C纳米纤维复合材料。对SnS_2/C和SnS/C纳米纤维复合材料进行了一系列的物理表征并系统地研究了它们的储钠性能。主要工作内容如下:本文首先详细介绍了一种SnS_2/C纳米纤维的静电纺丝制备方法。在煅烧过程中,巧妙地利用真空煅烧环境,一步实现了原材料SnCl_4的硫化,PVP的碳化及碳的N,S双掺杂。当把这种SnS_2与N,S双掺杂的C(SnS_2/NSDC)复合纳米纤维用于钠离子电池负极材料,实现了优异的钠离子半电池性能和全电池性能。在半电池中,SnS_2/NSDC纳米纤维实现了长的循环寿命和卓越的倍率性能。在500 mA/g电流密度下循环200次后,电池仍然能够保留380.1 mAh/g的比容量。更重要的是,在4000 mA/g的超大电流密度下SnS_2/NSDC纳米纤维还能维持310.6 mAh/g的高放电比容量。在钠离子全电池中,也拥有349.8 mAh/g的首次放电比容量且首次库伦效率为96.8%。此外,该全电池的能量输出足以点亮24个2 V的LED灯。卓越的电化学性能表明这种SnS_2/NSDC纳米纤维具有极大的实际应用价值。常见的锡基硫化物除了SnS_2外,SnS也是一种很有前景的钠离子电池负极材料。通过静电纺丝和随后的煅烧过程合成了一种柔性的SnS/C纳米纤维膜。当直接将其作为自支撑的钠离子电池负极,没有使用集流体,导电剂和粘结剂,实现了优异的储钠性能。在50 mA/g的电流密度下循环100次,SnS/C纳米纤维电极仍然拥有481 mAh/g的放电比容量。不仅如此,SnS/C纳米纤维电极还具有长达500次循环的超长循环寿命。将循环了100次的钠电池拆解,惊奇的发现SnS/C纳米纤维电极仍然维持了它的结构完整性,且SnS/C纳米纤维的纤维形貌几乎没有变化。这便是SnS/C纳米纤维电极具有超长循环寿命最主要的原因。(本文来源于《湘潭大学》期刊2019-05-01）
李世恒[5]（2019）在《预锂化锡基负极材料的制备与性能研究》一文中研究指出随着电动汽车的快速发展,对锂离子电池的需求也越来越高,传统的钴酸锂/石墨体系电池已经远远不能满足电动汽车高续航里程的需求。开发高容量的电极材料显得尤为重要。在众多可替代的负极材料中,锡基负极得益于高容量、低电压、来源丰富等优点而被广泛研究。但锡基负极和其他合金类负极同样也存在着一些缺点,在循环的过程中伴随着巨大的体积膨胀(260%),会造成电极材料的粉化,进而从集流体脱落,导致容量衰减很快。针对体积变化的问题,研究者提出了许多对应的策略,包括了将锡材料做成各种纳米结构,与碳基质或者其他非活性材料复合,或者与过渡金属复合制成合金材料。这些方法在一定程度上提高了锡基负极的电化学性能,但同时也带来了其他问题,纳米化提高了材料的比表面积,导致生成了更多的SEI膜,造成了大量的不可逆的锂消耗,大大降低了锡基材料的首次库伦效率,材料颗粒越小,对首效影响的越大。通过增加正极材料的负载量虽然可以弥补负极SEI生长所消耗的锂源,但是使用过量的正极材料会降低全电池的能量密度。如果在负极材料做成电极前就预先富含锂,也就是将材料进行预锂化,就可以弥补生长SEI膜的不可逆的锂损失。当前报道过的预锂化的方法有叁种:电化学预锂化法、锂金属颗粒掺杂法和加热熔融法。其中电化学预锂化法制备过程较复杂,需要预先涂覆电极与锂箔直接进行电化学嵌锂;而锂金属颗粒掺杂法对实验室阶段也不现实,因为锂金属颗粒制备条件很严格,实验室无法合成。我们选用了简单可靠的加热熔融法。在进行预锂化之后,锡基材料转化为了锂锡合金材料,这种锡锂合金反应活性很高,很容易与空气中的水分和空气所腐蚀,我们采取的策略是先包覆后热锂化的办法,先对锡基材料进行包覆处理,然后进行热锂化反应。这就对选用的包覆层提出了一定的要求,包覆层不仅要能够在200℃C高温下保持稳定,而且要能够缓冲锂锡合金在充放电过程中的体积变化。在本文中,我们选取了有机的导电聚合物聚吡咯和无机氧化锰包覆层。1.我们在锡纳米颗粒表面包覆了一层导电聚吡咯,而且首次研究了聚吡咯对锡纳米颗粒热锂化过程中的影响。通过调控吡咯单体的量,我们控制了聚吡咯包覆层的厚度分别为8纳米、20纳米和40纳米,然后我们研究了不同厚度聚吡咯对锂锡合金电化学性能的影响,最终发现20纳米厚聚吡咯在热锂化过程中能够稳定存在,而且能够保护锂锡合金不易被腐蚀,表现出了很好的干燥空气稳定性。此外,聚吡咯良好的弹性和导电性使得包覆层能够很好的适应锂锡合金的体积变化,保证了颗粒与颗粒之间良好的导电性。结果,20纳米厚聚吡咯包覆的锂锡合金材料在干燥空气中放置5天仍然能够保持75%的容量;在电池测试中,以0.1 C的倍率下循环300圈仍具有534 mAh/g的比容量,容量保持率为86.1%。半电池中优异的电化学性能使得该负极材料成功与磷酸铁锂正极配对成全电池,得到了稳定的全电池循环。2.氧化锡负极以高容量而成为了有望替代石墨负极的候选者之一,但是氧化锡负极低的首次库伦效率和循环过程中较大的体积膨胀阻碍了氧化锡负极的实际应用。在本文中,我们首次利用聚丙烯酸PAA的羧基对高锰酸钾的催化还原作用,在氧化锡颗粒表面生长了一层片状的氧化锰,然后将其进行热锂化,转化为了锰氧化合物包覆的锂锡合金。锂锡合金预先嵌满锂,体积最大化,对复合物包覆层没有其他的应力产生,该复合材料表现出了优异的电化学稳定性。在0.1 C倍率下循环500圈依然能够保持80%的初始容量。复合物包覆层减少了活性材料表面的副反应、稳定SEI膜的生长,降低了电极的极化现象,加快了电极的反应动力系。(本文来源于《南京大学》期刊2019-05-01）
梁况[6]（2019）在《碳/锡基纳米复合材料的制备及其在锂离子电池负极中的应用》一文中研究指出人类的发展对能源的依赖越来越高,风能,太阳能,潮汐能,地热能,水能以及核能等能源形式逐渐取代化石燃料进入我们的生活中。然而这些能源还不能实现随取随用,造成能量的巨大浪费,因此能源形式的转化与储存成为实现新能源有效利用的热点话题。经过几十年的研究发展,锂离子电池被认为是目前解决这一难题的最有效手段,各种形式的能源均可以通过一定的手段转化成化学能并贮存在电池设备中。在进行生产需要时以电能的形式释放出来随取随用,实现对能源的高效利用。目前,锂离子电池正极己经发展出非常多的实用性材料如LiCoO2,LiFePO4,LiMn2O4等,而负极则主要使用导电的石墨材料。随着新科学和新技术的迅速发展,人们对储能设备在能量密度,快速充放电能力等方面的要求越来越高,但是石墨负极材料的容量非常有限,越来越难以满足人们对未来锂离子电池的期望。所以,寻找其它可替代的负极材料已经成为电池领域研究的重点。研究表明,锡基材料可以实现对Li+的储存,作为负极使用时可以释放出很高的电池容量,是电池领域中一类非常有前景的一类电极材料。当然,锡基负极材料的研究还并不成熟,仍然需要更多的探索研究突破应用上的壁垒。所以,我们通过对已有的成果进行了调研之后,设计并合成了一些具有实用价值的锡基负极材料。我们通过简便的水热法和随后的煅烧工艺,设计并制备了具有多孔结构,尺寸均匀的Mn2SnO4/Sn/C复合立方颗粒作为负极材料。结果表明,结晶良好的叁维(3D)圆角立方材料由均匀分散在碳基质中的纳米颗粒组成,这对于材料的结构稳定性和导电性具有非常重要的作用。从电学性能测试结果中,我们可以知道,制备的Mn2SnO4/Sn/C负极展示出优异的循环性能和倍率充放电能力,在500 mA g-1的恒定电流下,经过第100次循环之后仍然可以释放出908 mAh g-1的容量,库仑效率高于97%。其卓越的性能归因于独特的导电碳框架的建立和多孔结构的形成。此外,我们采用一条简单的合成路径制备氮掺杂石墨烯(N-G),并且成功制备了N-G/SnO2复合材料用作锂电池负极。电化学测试结果证实,本实验中合成的N-G/SnO2电极具有较高的可逆容量和出色的充放电能力,极有可能满足未来便携式电子设备发展的需求。这些超级电化学性质可归因于高容量的SnO2纳米颗粒和出色导电性能的氮掺杂石墨烯复合材料的协同效应。石墨烯纳米片为SnO2纳米颗粒提供了大的比表面积,可以有效地克服连续充电和放电过程中SnO2基电极因材料体积变化引起的结构破坏问题。这种材料设计方案可能会为合成具有更好性能的负极材料提供一种常规而简单的方法。另外,我们报告了一种合成方法简捷的多孔Sn/C纳米球材料。先通过简单的水热合成反应构建了SnO2/C球状纳米结构,然后在高温条件下经过碳热还原获得Sn/C多孔纳米球。我们采用XRD,SEM,TGA,BET等手段对所合成的Sn/C纳米球的物相,形貌,成分,结构等信息进行了表征。结果显示,此Sn/C材料具有非常大比表面积和较低的电化学阻抗。电学测试发现,Sn/C在100 mA g-1的恒定电流条件下连续充放电50次之后,仍然能保持相对于Sn金属负极材料很高的可逆容量,以及出色的倍率充放电性能,这说明,经过C复合之后Sn负极材料的使用寿命和快充快放能力得到了非常显着地提升。这得益于具有高电池容量的金属Sn和具有柔韧性以及良好导电性的多孔碳材料的相互协同作用,使本实验所制备出来的Sn/C纳米球成为非常有前景的电池负极材料之一变成可能.(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2019-04-28）
何翠[7]（2019）在《硒化锡基负极材料的制备及其储锂行为研究》一文中研究指出硒化锡基材料由于理论比容量高和储量丰富成为新一代锂离子电池负极材料的候选者之一。然而,硒化锡基负极材料在锂离子反复脱/嵌过程中会发生巨大的体积变化,为了解决这一问题研究学者们通过纳米化、碳复合以及阴离子掺杂等手段进行改性。目前,硒化锡材料的研究进展中仍然还存在以下问题:一维SnSe材料较难合成;SnSe/C复合材料只是简单物理作用;SnSe2的储锂机制存在争议。针对上述问题,本论文进行了以下叁个工作:(1)利用Sn纳米棒作前驱体,通过液相硒化过程制备一维SnSe纳米带。一维带状结构能提高电荷转移的速率。作为锂离子电池的负极,该材料表现出较高的首次库仑效率和良好的倍率性能。在0.1 A g-1的电流密度下,首次的放电和充电比容量分别为1087.9/954.9 mA h g-1,首次库仑效率为87.8%;与0.1 A g-1电流密度下比容量相比,在1 A g-1电流密度下的平均容量保持率为46.4%。(2)利用氧化石墨烯包覆Sn纳米棒气凝胶作为前驱体,通过液相硒化和热处理过程制备石墨烯包覆SnSe纳米带(SnSe NB@rGO)框架材料。SnSe纳米带通过物理和化学作用均匀分散在rGO框架中。在SnSe纳米带自身能缓冲体积膨胀和提高电荷转移能力的基础上,叁维互联的rGO框架既可以为SnSe的体积变化提供空间,还可以充分发挥其优良的导电性。作为锂离子电池的负极,该材料表现出超长的循环寿命和较好的倍率性能。在1 A g-1的电流密度下循环800次后,可逆比容量为412 mAh g-1;在0.1和1Ag-1的电流密度下的平均比容量分别为700和551 mA h g-1;与0.1 Ag-1电流密度下比容量相比,在1Ag-1电流密度下的平均容量保持率为78.7%。(3)利用柠檬酸复合Sn-Fe氰胶为前驱体,通过热处理和硒化过程制备了碳包覆锡铁复合硒化物(SnSe2-FeSe2@C)框架材料。FeSe2和SnSe2均匀分布在叁维碳网络中可以缓冲复合物的体积膨胀和提高复合材料的导电性。更为重要的是,FeSe2在循环过程中生成的Fe纳米颗粒可以有效催化Li2Se的可逆分解。作为锂离子电池的负极,该材料表现出较高的比容量和较好的倍率性能。在0.5 A g-1的电流密度下循环400次后,可逆比容量为572mA hg-1,容量保持率80.4%;在0.1和2 Ag-1的电流密度下的平均比容量分别为742.9和563.9 mAh g-1;与0.1 A g-1电流密度下比容量相比,在2 A g-1电流密度下的平均容量保持率为75.9%。(本文来源于《南京师范大学》期刊2019-03-26）
刘禹含,杜忆忱,周小四[8]（2019）在《二硫化锡基钠离子电池负极材料的研究进展》一文中研究指出二硫化锡由于其理论容量高、氧化还原电位合适,而成为钠离子电池负极材料的研究热点之一。从纯二硫化锡、二硫化锡/碳复合物和二硫化锡/石墨烯复合物等3个方面对二硫化锡负极材料在近5年的发展进行了概述。(本文来源于《化学教育(中英文)》期刊2019年02期）
张帅国,武斌,王泽宇,岳鲁超,米杰[9]（2018）在《钠离子电池锡基负极材料研究进展》一文中研究指出锡基材料作为钠离子电池的负极材料具有较高的理论比容量,成为钠离子电池负极材料的研究重点。然而,锡基负极材料在钠离子嵌入和脱出过程中有巨大的体积变化,导致较差的电池循环性能。简要介绍了锡基纳米复合材料作为钠离子电池负极材料的研究进展。阐述了不同形貌的锡基氧化物和硫化物复合材料的制备方法及其电化学性能,并讨论了该电极材料面临的问题以及主要解决措施等。(本文来源于《电源技术》期刊2018年06期）
应杭君[10]（2018）在《锡基负极材料的制备及其电化学性能研究》一文中研究指出锂离子电池因具有高比容量、长循环寿命、高倍率性能、绿色环保等优势而受到广泛关注,并迅速占领目前的储能市场,成为最广泛应用和研究的储能设备之一。随着人们对储能设备的性能要求的不断提高,尤其是当前电动汽车的快速推广,传统的石墨负极因容量瓶颈已无法满足应用需求。锡负极具有出色的电化学比容量(储锂比容量为994 mA h g~(-1),储钠比容量为847 mA h g~(-1)),适中的嵌锂电位(0.8-0.3 V vs.Li/Li~+),出色的导电率(9.17×10~6 S m~(-1))等优势,认为是最有可能取代石墨,成为下一代高性能负极的候选之一。然而锡与Li~+/Na~+形成合金时,巨大的体积膨胀导致颗粒粉碎、团聚、脱离集流体,并造成固体电解质界面膜的不稳定,从而使循环稳定性衰退。针对这一问题,目前常采用的改性方法包括纳米化、引入体积膨胀缓冲材料、构筑微观结构等。基于以上背景,本论文通过纳米化、氧化及复合改性的方式提高了锡基材料的循环稳定性及倍率性能并研究了改性机理,主要内容如下:(1)对锡颗粒进行尺寸控制,制备了100-500 nm、30-50 nm及~10 nm的单质锡,研究纳米化对锡负极的循环性能的影响。结果表明,单纯纳米化无法有效改善锡负极的循环稳定性。为了抑制锡颗粒的团聚,并改善材料的动力学性能,进一步对锡颗粒进行了还原氧化石墨烯(RGO)复合改性,制备得到具有层状结构的3D nano-Sn/RGO复合材料。该复合材料表现出优异的储锂稳定性及倍率性能,50次循环后容量基本稳定,循环800次以上未出现衰退,平均容量保持在590 mA h g~(-1)左右;在2 C(1 C≈1 A g~(-1))的倍率下具有361 mA h g~(-1)的比容量,5 C的高倍率下仍具有241 mA h g~(-1)的比容量。(2)研究了3D nano-Sn/RGO复合材料具有出色的电化学性能的机理。通过非原位的TEM观察发现,复合材料在充放电循环过程中材料结构逐渐由层状结构转变为絮状碳包覆锡纳米颗粒的Sn@C结构。该包覆在50次循环后基本形成,200次循环后仍保持完好,有效地抑制了锡颗粒团聚及活性物质损失,保证了电极的稳定性。研究表明,3D nano-Sn/RGO复合材料中锡氧化物表现出部分可逆的储锂能力。为了进一步研究Li_2O的储锂可逆性,制备了sub-5 nm的超细无定形SnO_x材料,并复合改性合成SnO_x/TiO_2@C材料。TiO_2提高了材料的结构稳定性,碳包覆改善了动力学性能,使该复合材料在800次循环后容量稳定在575 mA h g~(-1)左右。通过对比导电添加剂的影响,证明复合材料前50次循环的容量衰减主要源于Li_2O可逆性衰退。(3)结合纳米化和碳包覆的优势,利用喷雾干燥技术制备了锡/氮掺杂碳微米笼结构(Sn/N-dCMC)。Sn/N-dCMC具有新颖的结构特性:超细锡纳米点均匀分散在内联通的氮掺杂碳骨架中。氮掺杂提高了锡颗粒的分布密度,抑制了锡颗粒的生长与团聚。得益于优异的结构特性,Sn/N-dCMC表现出出色的电化学性能,在锂离子电池中,200 mA g~(-1)的电流密度下具有780 mA h g~(-1)的比容量,500次循环后保持472 mA h g~(-1);在10 A g~(-1)的倍率下仍具有323 mA h g~(-1)的比容量。在钠离子电池中,50 mA g~(-1)的倍率下具有439 mA h g~(-1)的比容量,300次循环后保持332 mA h g~(-1);在5 A g~(-1)的倍率下仍具有149 mA h g~(-1)的比容量。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所)》期刊2018-06-01）
锡基负极论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
近年来锂离子电池的发展和应用迅速。由于锂资源有限,锂电池组件材料的价格逐渐上涨,将会限制锂离子电池的大规模应用。钠电池由于钠元素在自然界中的广泛分布引起了人们的关注。金属钠与其他钠电池负极相比,有着电化学电势低、理论比容量高、自然丰度高等优点,是钠电池最具潜力的负极之一。然而,由于不稳定的固体电解质界面膜(solid electrolyte interface,或SEI)引起的钠离子通量不均匀,往往会导致苔藓状或枝晶状的钠形成,从而导致电池库仑效率低下,存在安全隐患。本文旨在抑制枝晶状金属钠的形成,并提高电池循环的稳定性和安全性,研究了具有锡基保护层的铜集流体对钠金属电池负极的性能影响。本文采用简单的刮刀涂覆的方式,在商业铜箔上制备了一种由PVDF和Sn纳米颗粒组成的人工保护层(简称PSN@Cu集流体)。PSN保护层中的柔性PVDF基体可以适应集流体表面的体积变化。而亲钠的锡纳米颗粒可以显着降低有利于钠均匀成核的过电势,为钠的沉积/溶解行为提供较高的离子导电性,并增加保护层的机械模量,从而防止钠枝晶的生长。本文首先对不同比例的PSN@Cu集流体进行筛选,找出最佳的Sn和PVDF比例为4:6。随后,详细测试了PSN@Cu集流体的力学和电化学性能。研究结果表明,引入具有高杨氏模量和钠离子快速扩散的纳米Sn颗粒,使得PSN保护层获得能够抑制钠枝晶的高杨氏模量(5.48 GPa)。此外,在第100个循环周期后,PSN@Cu集流体界面电阻仅为24.48Ω,而Cu集流体的界面电阻是PSN@Cu集流体的十倍之多(256.6Ω)。在库伦效率测试中,PSN@Cu集流体在2 mA cm~(-2)的电流密度下稳定循环2800 h,平均库伦效率为99.73%。同时,PSN@Cu集流体在容量为1 mAh cm~(-2)时的循环寿命为2300 h,是纯铜集流体循环寿命的10倍以上(~220 h)。PSN@Cu集流体表现了优异的库伦效率,其超长的循环稳定性已超过目前文献报道的结果。PSN@Cu集流体的优良性能突出了具有协同性能的复合保护层的重要性,这为得到稳定的Na金属负极提供了新的解决方案。本文最后通过研究PSN@Cu集流体的钠沉积行为,进一步探究了PSN@Cu集流体优良性能的原因。在首次钠沉积时,由于Sn颗粒的亲钠性,PSN@Cu集流体拥有极小的钠成核过电势(9 mV),同时PSN@Cu集流体的Na离子扩散系数是商业Cu集流体的39.9倍,有利于均匀的钠成核和沉积。并且研究发现PSN@Cu集流体上SEI的表层由RCOONa、RCH_2ONa、Na_2O和NaF组成,SEI内部主要由PSN保护层、Na_2O、Na_(2-x)O_2和NaF组成。大量的无机SEI成分使得整个SEI膜更致密、不易渗透,有利于保护Na金属负极不受电解液的侵害。这充分证明了PSN对铜集流体的改性有效地保护了钠金属负极,从而获得了优良的电池性能。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
锡基负极论文参考文献
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