C/石墨烯纳米复合物负极材料的制备方法_3

文档序号:9845645阅读:来源:国知局
磨后得到SnO2OC/石墨烯复合材料固体粉末,即为双重修饰的Sn02@C/石墨稀纳米复合物负极材料。
[0054]利用英国Camscan公司生产的MX 2600FE扫描电子显微镜对实施例1步骤一得到的纳米炭球粉末、实施例1步骤二得到的SnO2OC复合材料和实施例1步骤三得到的双重修饰的Sn02@C/石墨稀纳米复合物负极材料进行检测,将实施例1步骤一得到的纳米炭球粉末、实施例I步骤二得到的SnO2OC复合材料和实施例1步骤三得到的双重修饰的SnO2OC/石墨烯纳米复合物负极材料分别均匀粘到导电胶带上直接进行测试,检测结果如图1、图2和图3所示,图1是实施例1步骤一得到的纳米炭球粉末的SEM图,由图1可知,在实施例1的条件下,微波水热法能够得到纳米尺度小(70?80nm)、分散性及均一性较好的完整结构的纳米炭球;图2是实施例1步骤二得到的SnO2OC复合材料的SEM图,由图2可知,在实施例1的条件下,两步水热法制备得到的SnO2OC复合材料粒度较小(100?120nm),尺寸均一,分散性好,并且包覆层均勾;图3是实施例1步骤三得到的双重修饰的Sn02@C/石墨稀纳米复合物负极材料的SEM图,由图3可知,实施例1步骤三得到的双重修饰的SnO2OC/石墨烯纳米复合物负极材料中Sn02@C材料被石墨稀包覆,且在石墨稀表面分布较均勾,Sn02@C与石墨稀复合生成3D网络结构的复合物。
[0055]采用德国D8Advance型衍射仪对氧化石墨稀、实施例1步骤一得到的纳米炭球粉末、实施例1步骤二得到的SnO2OC复合材料和实施例1步骤三得到的双重修饰的SnO2OC/石墨烯纳米复合物负极材料进行XRD表征,X射线源为Cu-Ka射线(λ = 0.15406nm),电压40kV,电流40mA,扫描范围2Θ为5°?70°之间,扫描速度6° /min,扫描步长0.02°,探测器为闪烁计数器,检测结果如图4所不,图4是XRD图,图中I表不氧化石墨稀的XRD图,图中2表不实施例1步骤一得到的纳米炭球粉末的XRD图,图中3表示实施例1步骤二得到的SnO2OC复合材料的XRD图,图中4表示实施例1步骤三得到的双重修饰的SnO2OC/石墨烯纳米复合物负极材料的XRD图,由图4可知,实施例1步骤一得到的纳米炭球粉末在2Θ为23°附近出现了炭球的衍射峰,为无定型碳结构,石墨化程度较低,实施例1步骤二得到的Sn02@C复合材料和实施例1步骤三得到的双重修饰的SnO2OC/石墨烯纳米复合物负极材料的XRD谱图都在2Θ为26.7°,33.9°,38.2°和51.6°存在明显的衍射峰,对照JCPDS卡片(N0.00-041-1445),分别对应SnO2的(110)、( 101)、( 200)和(211)晶面。实施例1步骤三得到的双重修饰的SnO2OC/石墨烯纳米复合物负极材料中氧化石墨烯的衍射峰明显消失,说明微波水热反应过程中,氧化石墨烯发生脱氧反应,且在26°和43°附近没有出现石墨烯的衍射峰,说明石墨烯的表面负载了SnO2OC复合材料,石墨烯的衍射峰与SnO2粒子重合或被SnO2OC复合材料的衍射峰覆盖。
[0056]实施例2:利用实施例1制备的双重修饰的SnO2OC/石墨烯纳米复合物负极材料制备CR2025型扣式电池的方法,具体是按以下步骤完成的:
[0057]一、制备电极极片,以双重修饰的SnO2OC/石墨烯纳米复合物负极材料作为活性物质,以乙炔黑作为导电剂,以聚偏氟乙烯作为粘结剂,按照活性物质、导电剂与粘结剂的质量比为8:1:1混合,得到混合浆料,将混合浆料均匀刮涂在铜箔上,制成直径为14mm的圆形电极极片;
[0058]二、扣式电池的组装:以直径为14mm的圆形电极极片作为工作电极,直径14mm的金属锂片作为对电极,以浓度为Imol.L—1的LiPF6作为电解液,组装CR2025型扣式电池;所述浓度为Imol.L—1的LiPF6中溶剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲基乙基脂(EMC)混合而成,且所述浓度为Imol.L—1的LiPF6中EC、DEC与EMC的体积比为1:1:1。
[0059 ]实施例2步骤一中所述的双重修饰的Sn02@C/石墨稀纳米复合物负极材料由实施例I制备的。
[0060] 在100mA.g—1电流密度下对实施例2得到的CR2025型扣式电池进行第1、2、10、100、200和300次循环充放电检测,测试电压范围为0.01?3.00V,检测结果如图5所示,图5是循环充放电曲线图,图中I表示第I次循环充放电曲线,图中2表示第2次循环充放电曲线,图中3表示第10次循环充放电曲线,图中4表示第100次循环充放电曲线,图中5表示第300次循环充放电曲线,由图5可知,首次放电产生一定的不可逆容量损失,但是从第10个周期开始充放电曲线的线形十分相似,说明利用实施例1制备的双重修饰的SnO2OC/石墨烯纳米复合物负极材料制备CR2025型扣式电池在充放电过程中结构比较稳定,循环性能较好。
[0061 ]在100mA.g—1电流密度下对实施例2得到的CR2025型扣式电池前300次充放电的循环性能和库伦效率进行检测,如图6所示,图6是实施例2得到的CR2025型扣式电池前300次充放电的循环性能和库伦效率曲线图,图中□表示充电曲线,图中?表示放电曲线,图中籲库伦效率曲线,由图6可知,利用实施例1制备的双重修饰的SnO2OC/石墨烯纳米复合物负极材料制备CR 2 O 2 5型扣式电池表现出较好的循环性能,利用实施例1制备的双重修饰的SnO2OC/石墨烯纳米复合物负极材料制备CR2025型扣式电池的首次嵌锂和脱锂比容量分别为2210mA.h.g—1和1285mA.h.g—1,首次库伦效率为58.14%。从第42个充放电周期开始,库伦效率大于99%,且电极材料的循环性能呈上升趋势,循环300个周期后,可逆比容量为955mA.h.g—S并趋于稳定。
[0062]实施例3:实施例2对比试验:
[0063]利用实施例1步骤二得到的SnO2OC复合材料制备CR2025型扣式电池的方法,具体是按以下步骤完成的:
[0064]一、制备电极极片,以SnO2OC复合材料作为活性物质,以乙炔黑作为导电剂,以聚偏氟乙烯作为粘结剂,按照活性物质、导电剂与粘结剂的质量比为8:1:1混合,得到混合浆料,将混合浆料均匀刮涂在铜箔上,制成直径为14_的圆形电极极片;
[0065]二、扣式电池的组装:以直径为14mm的圆形电极极片作为工作电极,直径14mm的金属锂片作为对电极,以浓度为Imol.L—1的LiPF6作为电解液,组装CR2025型扣式电池;所述浓度为Imol.L—1的LiPF6中溶剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲基乙基脂(EMC)混合而成,且所述浓度为Imol.L—1的LiPF6中EC、DEC与EMC的体积比为1:1:1。
[0066]实施例3步骤一中所述的SnO2OC复合材料由实施例1步骤二得到的。
[0067]在IA.g-\2A.g-\3A.g-、4A.g-1 和5A.g—1 电流密度下实施例2得到的CR2025型扣式电池和实施例3得到的CR2025型扣式电池依次循环10个周期,再将电流密度再次回到IA.g—1循环10个周期,检测结果如图7所示,图7是倍率性能曲线图,图中▲表示实施例2得到的CR2025型扣式电池的充电曲线,图中▼表示实施例2得到的CR2025型扣式电池的放电曲线,图中■表示实施例3得到的CR2025型扣式电池的充电曲线,图中?表示实施例3得至Ij的CR2025型扣式电池的放电曲线,由图7可知,实施例2得到的CR2025型扣式电池表现出了良好的倍率性能,在IA.g-\2A.g-\3A.g—\4A.g—1和5A.g—1电流密度下依次循环10个周期,在不同电流密度下实施例2得到的CR2025型扣式电池的平均可逆比容量分别为725mA.h.g—\537mA.h.g—\466mA.h.g—1 和432mA.h.g—S甚至在5A.g—1 的电流密度下,平均可逆比容量依然保持为394mA.h.g—S当电流密度再次回到lAg—1时,循环10次的平均可逆比容量为585mA.h.g—1,可逆比容量的保持率为80.7 % ;由图7可见,实施例2得到的CR2025型扣式电池的倍率性能远远大于实施例3得到的CR2025型扣式电池的倍率性能,说明石墨稀与Sn02@C复合材料发挥着协同作用,石墨稀的存在对电极材料倍率性能的提高起到重要的作用。
[0068]在扫描速度为0.1mV.s—1和扫描电压范围为0.01?3.0OV下对实施例2得到的CR2025型扣式电池和实施例3得到的CR2025型扣式电池进行检测,如图8和图9所示,图8是实施例2得到的CR2025型扣式电池的循环伏安曲线,图9是实施例3得到的CR2025型扣式电池的循环伏安曲线,由图8和图9可知,实施例2得到的CR2025型扣式电池和实施例3得到的CR2025型扣式电池的第2次和第3次的循环伏安曲线都几乎重合,但是实施例3得到的CR2025型扣式电池第2次和第3次的循环的峰面积与第I次循环的峰面积相比大大减少,而实施例2得到的CR2025型扣式电池第2次和第3次的循环的峰面积与第I次循环的峰面积相比变化微小,进一步验证双重修饰的
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