二氧化锡炭气凝胶的构筑及其在锂离子电池中的应用(2)_毕业论文

　

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但是，八面体SnO2的纳米晶体在锂离子电池中由于它们在存储锂离子的过程中的体积膨胀或收缩，会造成其较差的循环性能，这和普通的SnO2纳米材料有着相似的缺点[23-26]。这个问题的存在是由于活性材料内部结构在存锂/脱锂过程中发生坍塌，进一步破坏和邻近活性材料的连接通道，并损害SnO2活性电极材料的性能[27-29]。

将活性碳材料和SnO2进行复，特别是利用碳纳米管和石墨烯片层，制备出形态各异的SnO2纳米复合材料是提高它们电化学性能的有效方式之一。特别地，由于碳材料良好的电传导性能、及其优越的力学力学性能，有许多也就这已经将石墨烯/碳纳米管等碳材料与SnO2复合，并在锂离子电池中取得不错的电化学性能。然而，通过简单混合的方法将SnO2和石墨烯或碳纳米管复合，不能均匀地将SnO2颗粒分布在碳材料上，甚至一些地方初夏大量的SnO2团聚体[30-33]。为了克服这个问题，设计多孔结构的复合材料，将SnO2纳米颗粒与碳材料结合，制备成为具有三明治结构的石墨烯—SnO2复合材料，可以更好地开发SnO2性能[34,35]。所以，在良好的导电材质表面合成特殊的SnO2正八面体来制备具有三维多孔的SnO2复合材料，在取得良好分散性的基础上，是开发金属氧化物材料或其它高活性材料在能量储存应用中非常有效的一种办法。

除此之外，粘合剂和碳导电填充物在锂离子电池中被广泛使用，以实现活性材料在集电极上粘固的目的，并促进电极内电子的转移。但是，粘合剂不但没有存储锂离子的能力，还会损坏活性材料的网络导电结构。导电炭黑仅有非常微弱的储锂能力，其大量使用会导致锂离子电池的能量密度和比容量的降低[36]。所以，使用粘合剂和大量的导电填充材料，严重降低了锂离子电池的新能。

本文中，我们报导了一种简单有效的方法（取向冷冻）,源)自(优尔+文=论]文]网[www.youerw.com制备三维石墨烯-碳纳米管-八面体SnO2气凝胶，八面体SnO2纳米颗粒裸露着的高能{221}晶面紧紧地附着在GCNT的表面。重要的是，在这种三维的GCNT-SnO2气凝胶里面有许多取向排列的孔隙结构，这些孔能有效地防止“闭合型”孔隙的出现，同时又能在长循环中为SnO2提供足够的膨胀空间。由于良好的孔隙结构，八面体的SnO2高能晶面能够全部暴露在锂离子中。由于良好的电解液浸润、GCNT基体良好的电导性能、八面体SnO2的充分利用以及GCNT和SnO2的协同效应，所得的GCNT-SnO2气凝胶在其表面和内部实现了快速的嵌入/脱出（如图1表示），展现出较高的比容量（高达1332 mAh/g）、优异的倍率性能、良好的循环稳定性（1000圈以后还有82％），这些性能证明这种三维的GCNT-SnO2炭气凝胶在锂离子电池中具有良好的前景。

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