锂离子电池负极材料ZnSnO₃/C复合物的制备与性能

摘要

锡基双金属氧化物作为锂离子电池负极材料因具有高的理论比容量、嵌脱锂电位适中、储量丰富、价格低廉、安全性高以及环保等优点，已经受到了广泛的关注.本研究采用一步原位水热法制备了碳包覆的ZnSnO₃复合材料（ZnSnO₃/C）.利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射、拉曼光谱、X射线光电子能谱分析和恒流充放电测试等一系列表征测试方法对材料的微观形貌、物相组成、结构和电化学性能进行分析.电化学测试结果表明：当作为锂离子电池负极材料时，ZnSnO₃/C复合电极的储锂性能优于纯ZnSnO₃电极.在200 mA·g^–1电流密度下，ZnSnO₃/C复合电极经200次循环后可逆容量可达1274.9 mA·h·g^–1，即使在大电流5000 mA·g^–1下经500次循环仍然提供663.2 mA·h·g^–1的放电比容量，同时也表现出卓越的倍率性能.优异的储量性能归因于ZnSnO₃/C复合材料中具有高电导率的C不仅提高了整个电极的导电性，有利于电子的传输，而且增大了电解液与活性材料之间的接触面积，缩短了锂离子的扩散距离；同时碳包覆层可有效缓冲ZnSnO₃在嵌脱锂过程中由于体积变化产生的应力，也能在一定程度上抑制ZnSnO₃在循环过程中的团聚.

关键词

锡酸锌 / 碳 / 复合材料 / 负极 / 锂离子电池

基金资助

国家自然科学基金资助项目（11804289）; 河南省科技厅项目（232102230017）; 河南省教育厅项目（22B430028）; 许昌学院科研项目（2022ZD006）; 河南省大学生创新创业训练项目（202210180045）