碳锡复合多孔材料的制备及储锂性能研究(材料工程)

摘  要
目前商品化的锂离子电池负极材料主要是石墨化碳材料，其理论容量为372mAh/ g，因此开发新型负极材料已成为研究的热点。金属锡的理论比容量为990mAh/ g，且其操作电位高，不存在共嵌入的问题，但由于锡在嵌锂后自身体积膨胀较大，锂的反复脱嵌会导致锡的逐渐粉化，造成与集流体的电接触变差，循环寿命缩短。为了利用锡金属的优点，同时解决其存在的不足，将锡与碳复合并实现制备材料的多孔化有望得到高储锂性能的新型锂离子电池负极材料。
本文以P123为模板剂，在酸性条件下，合成SBA-15介孔材料，并利用Al对其改性。以糠醇为碳前驱体，通过浸渍方法，将其引入介孔氧化硅的孔道中，再利用SBA-15介孔材料为模板，高温炭化及炭热还原技术，去掉硬模板剂得到介孔碳材料。通过组装锡，制备介孔碳孔道内组装锡的新型复合多孔锂离子电池负极材料。并对其进行储锂性能研究。

关键词：介孔材料，碳/锡复合，锂离子电池，负极材料
 
 Abstract
The current commercialization of lithium-ion batteries are mainly of carbon graphite materials, its capacity value 372mAh/g, so the new negative material has become the focus of the study. Metal tin of theory than the capacity of up to 990mAh/g, and whose action potential high, total embedded does not exist, but since the lithium is itself a large volume expansion, lithium's repeated removal of ingrown causes of Tin, lead and gradually powder collector of electrical contact variation, shorten the life cycle. In order to leverage the advantages of tin metal, while addressing the lack of Tin and carbon composite and realization of the porous material preparation is expected to be high performance lithium-type lithium-ion batteries. [来源：http://www.doc163.com]
This article to P123 as template, under acidic conditions, SBA-15 mesoporous materials synthesis, and leverage it modified Al. With Furfuryl alcohol and TMB (three toluene) as carbon precursors, by immersion method, it is introduced into mesoporous silica channel, then use SBA-15 mesoporous materials as a template, the high temperature carbonization and carbon reduction techniques, get mesoporous carbon materials. By assembling Tin, Tin and mesoporous carbon reasonable, the combination of synthetic want anode material. At the same time on the samples lithium performance study.

Key words: Mesoporous materials, C / Sn composite, Lithium ion battery, Anode materials

本实验利用P123为硬模板剂，成功的制备了介孔材料SBA-15。使用Al对介孔SBA-15的改性，再以改性后的介孔材料SBA-15为模板，合成出有序的介孔碳结构(CMK – 3)。采用这种方法合成的介孔碳材料具有高度有序排列的六方孔道结构。
以SnCl4•5H2O做锡源，通过浸渍方法在介孔碳孔道内组装了氧化锡，然后通过气氛高温还原使氧化锡还原为Sn，成功制得介孔碳孔道内组装锡的新型复合多孔材料。并且介孔碳中锡的组装量与组装工艺密切相关，锡组装浸渍次数有利于锡在介孔碳孔道内组装量的增加。

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介孔碳组装锡样品的储锂循环寿命性能研究表明，介孔碳孔道内组装锡的新型复合多孔材料的可逆储锂容量高于目前商业碳负极的理论储锂容量，并且有望通过优化碳/锡的相对含量在一定范围内提高其储锂容量。

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目 录  12000字
第一章 绪论    1
1.1课题背景及目的    1
1.2介孔材料概述    1
1.3介孔材料的制备    2
1.3.1.介孔硅的制备机理………………………………………………………………........2
1.3.1.1液晶模板机理    …………………………………………………………………2
1.3.1.2硅酸盐棒状自组装机理    …………………………………………………..........3 [资料来源：www.doc163.com]
1.3.2. 介孔材料SBA-15的改性…………………………………………………….….......4
1.3.2.1 Al对介孔分子筛SBA-15的改性    ………………………………………………4
1.3.2.2 Ti对介孔材料SBA-15的改性    ………………………..………………..........5
1.3.3介孔碳的制备的方法……………………………………………………………..….5
1.3.3.1 CMK- 1……………………………………………………………………………6

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1.3.3.2 CMK- 3……………………………………………………………………………6
1.3.3.3 CMK- 5……………………………………………………………………………7
1.4锂离子电池负极材料的研究    8
1.5本项目研究思路    10
第二章 实验    11
2.1实验仪器及设备    11
2.2实验原料    11
2.3实验步骤    12
a.介孔SBA-15制备    12
b. Al对介孔SBA-15的改性    12
c.介孔碳的制备    13
d.介孔碳中锡的组装    14
第三章 结果与分析    16
3.1介孔二氧化硅    16 [资料来源：https://www.doc163.com]
3.2介孔碳    18
3.3介孔炭中锡的组装后的结构分析    19
3.4介孔炭中锡的组装后电学性能分析    21
3.5结论    22
致谢...................23
参考文献    24 [版权所有：http://DOC163.com]