易絲幫訊 最近，合肥工業大學張傳玲 等人涉及發明了一種N摻雜多孔碳納米纖維@二氧化錫鋰離子電池負極材料及其製備方法，專利號為201810125949 .2。首先通過靜電紡絲法制備出含ZIF-8的納米纖維，再在惰性氣體保護下經過高溫煅燒，製得多孔碳納米纖維CNF；然後通過水熱法在多孔碳納米纖維CNF的外表麵包覆一層SnO2納米顆粒，獲得CNF@SnO2納米複合材料；最後再在複合材料外面包一層聚吡咯PPy，並對其高溫煅燒，即獲得用於作為鋰離子電池負極材料的N摻雜CNF@SnO2納米複合材料。該發明為可充放電的鋰離子電池負極材料，有效解決了金屬SnO2納米顆粒在電池充放電過程中的穩定性差和導電性能差的問題，改善了電池的循環性能和倍率性能；且該發明的製備方法簡單，有望實現大規模生產，因此具有很好的應用前景。
據悉，隨著全球經濟的增長，能源問題已成為全球性關注的焦點問題。因此，為了解決能源危機和緩解環境汙染的壓力，尋求可持續的、清潔高效的新能源體系迫在眉睫。由於鋰離子電池(LIB)具有能量密度高、循環壽命長、無記憶效應和環境友好等優越性能，因此已被廣泛用於便攜式電子設備。然而，石墨具有相對低的比容量，並且在高電流速率下循環時，由於極化而面臨Li電鍍的問題。許多金屬和金屬氧化物由於其理論容量高、天然丰度高、成本低而被廣泛研究作為潛在的高性能電極。例如，SnO2的理論容量高達782mA h g-1，遠遠高於傳統石墨負極(≈370mA h g-1)。因此一般以Sn基材料(如SnO2和Sn)為代表的鋰合金負極材料，已被廣泛研究。然而，在充放電過程中，這些Sn基陽極經歷劇烈的粉碎，具有巨大的體積膨脹和連續形成的固體電解質界面(SEI)層。因此，這些合金陽極通常具有非常有限的循環能力。若要為用於LIB陽極的Sn基材料的商業應用鋪平道路，應該仔細處理這些問題以實現改善的循環性能。
因此，改善這些SnO2材料的循環性能及其過程中體積膨脹問題，對於其作為鋰離子電池負極材料具有很大的指導意義。該發明為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供了一種N摻雜多孔碳納米纖維@二氧化錫鋰離子電池負極材料及其製備方法，旨在解決二氧化錫的穩定性和在電池充放電過程中的體積膨脹問題，改善了電池的循環性能和倍率性能、提高電池穩定性。
圖1 ZIF-8/聚丙烯腈納米纖維在不同放大倍數下的掃描電鏡圖片。
圖2 多孔碳納米纖維CNF在不同放大倍數下的掃描電鏡圖片。
圖3 多孔碳納米纖維CNF在不同放大倍數下的透射電鏡圖片。
圖4 CNF@SnO2納米複合材料在不同放大倍數下的掃描電鏡圖片。
圖5 CNF@SnO2納米複合材料在不同放大倍數下的透射電鏡圖片。
圖6 CNF@SnO2@PPy納米複合材料在不同放大倍數下的掃描電鏡圖片。
圖7N摻雜CNF@SnO2納米複合材料在不同放大倍數下的透射電鏡圖片。
圖8 負極材料N摻雜CNF@SnO2納米複合材料在鋰離子電池中的循環性能圖。
與已有技術相比，該發明的有益效果體現在：
該發明為可充放電的鋰離子電池負極材料，在該發明中，有效的解決了SnO2材料作為負極材料在多次充放電過程中體積膨脹的問題，同時有效的避免了SEI膜的不斷連續生成，提高了材料的循環性能及穩定性；而且該發明的製備方法較簡單、操作方便，易於實現大規模生產。
附：專利信息
申請號 201810125949 .2
申請日 2018 .02 .08
申請人 合肥工業大學
發明人 張傳玲 李昊 劉江濤 姜志浩 盧兵榮
Int .Cl .
H01M 4/36( 2006 .01 )
H01M 4/485( 2010 .01 )
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