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[原创]专利：一种N掺杂多孔碳纳米纤维@二氧化锡锂离子电池负极材料及其制备方法（2018-08-23 15:40:56）
标签：能源环境 电池
易丝帮讯 最近，合肥工业大学张传玲等人涉及发明了一种N掺杂多孔碳纳米纤维@二氧化锡锂离子电池负极材料及其制备方法，专利号为201810125949 .2。首先通过静电纺丝法制备出含ZIF-8的纳米纤维，再在惰性气体保护下经过高温煅烧，制得多孔碳纳米纤维CNF；然后通过水热法在多孔碳纳米纤维CNF的外表面包覆一层SnO2纳米颗粒，获得CNF@SnO2纳米复合材料；最后再在复合材料外面包一层聚吡咯PPy，并对其高温煅烧，即获得用于作为锂离子电池负极材料的N掺杂CNF@SnO2纳米复合材料。该发明为可充放电的锂离子电池负极材料，有效解决了金属SnO2纳米颗粒在电池充放电过程中的稳定性差和导电性能差的问题，改善了电池的循环性能和倍率性能；且该发明的制备方法简单，有望实现大规模生产，因此具有很好的应用前景。
据悉，随着全球经济的增长，能源问题已成为全球性关注的焦点问题。因此，为了解决能源危机和缓解环境污染的压力，寻求可持续的、清洁高效的新能源体系迫在眉睫。由于锂离子电池(LIB)具有能量密度高、循环寿命长、无记忆效应和环境友好等优越性能，因此已被广泛用于便携式电子设备。然而，石墨具有相对低的比容量，并且在高电流速率下循环时，由于极化而面临Li电镀的问题。许多金属和金属氧化物由于其理论容量高、天然丰度高、成本低而被广泛研究作为潜在的高性能电极。例如，SnO2的理论容量高达782mA h g-1，远远高于传统石墨负极(≈370mA h g-1)。因此一般以Sn基材料(如SnO2和Sn)为代表的锂合金负极材料，已被广泛研究。然而，在充放电过程中，这些Sn基阳极经历剧烈的粉碎，具有巨大的体积膨胀和连续形成的固体电解质界面(SEI)层。因此，这些合金阳极通常具有非常有限的循环能力。若要为用于LIB阳极的Sn基材料的商业应用铺平道路，应该仔细处理这些问题以实现改善的循环性能。
因此，改善这些SnO2材料的循环性能及其过程中体积膨胀问题，对于其作为锂离子电池负极材料具有很大的指导意义。该发明为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供了一种N掺杂多孔碳纳米纤维@二氧化锡锂离子电池负极材料及其制备方法，旨在解决二氧化锡的稳定性和在电池充放电过程中的体积膨胀问题，改善了电池的循环性能和倍率性能、提高电池稳定性。
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图1 ZIF-8/聚丙烯腈纳米纤维在不同放大倍数下的扫描电镜图片。
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图2 多孔碳纳米纤维CNF在不同放大倍数下的扫描电镜图片。
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图3 多孔碳纳米纤维CNF在不同放大倍数下的透射电镜图片。
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图4 CNF@SnO2纳米复合材料在不同放大倍数下的扫描电镜图片。
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图5 CNF@SnO2纳米复合材料在不同放大倍数下的透射电镜图片。
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图6 CNF@SnO2@PPy纳米复合材料在不同放大倍数下的扫描电镜图片。
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图7N掺杂CNF@SnO2纳米复合材料在不同放大倍数下的透射电镜图片。
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图8 负极材料N掺杂CNF@SnO2纳米复合材料在锂离子电池中的循环性能图。
与已有技术相比，该发明的有益效果体现在：
该发明为可充放电的锂离子电池负极材料，在该发明中，有效的解决了SnO2材料作为负极材料在多次充放电过程中体积膨胀的问题，同时有效的避免了SEI膜的不断连续生成，提高了材料的循环性能及稳定性；而且该发明的制备方法较简单、操作方便，易于实现大规模生产。
附：专利信息
申请号 201810125949 .2
申请日 2018 .02 .08
申请人 合肥工业大学
发明人 张传玲 李昊 刘江涛 姜志浩 卢兵荣
Int .Cl .
H01M 4/36( 2006 .01 )
H01M 4/485( 2010 .01 )
链接地址：http://www.espun.cn/news/detail-366.html
文章来源：易丝帮
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