镍掺杂SnO2纳米材料的制备及其在锂离子电池中的应用

论文摘要

氧化锡是一种透明宽带隙半导体,具有一系列优异的物理和化学特性,在广泛的领域具有广阔的应用前景。在本论文中,我们用简单的水热方法,成功制备了具有立方体结构、空心球结构、实心球结构的SnO2和Ni掺杂的SnO2纳米材料,并采用各种手段对退火前后样品的形貌,结构,光学性质等进行了表征,研究了作为锂离子电池负极材料的电化学特性。实验发现,未掺杂的SnO2在可见光波段表现出很高的透过率和完美的吸收边,但镍掺杂的SnO2在400-500 nm和600-800 nm的波长范围内呈现了光吸收,吸收峰强度随着镍掺杂浓度的增加而变强。室温光致发光测量表明,样品具有两个发光带,分别是位于600 nm附近的黄光发光带和位于430 nm附近的蓝光发光带。通过研究其发光特性与中心位于560 cm-1附近拉曼散射峰的关系,我们认为黄光发光带主要由单电离的氧空位造成,而蓝光发光带主要由锡填隙造成。用恒流充放电的方法研究了SnO2和Ni掺杂的SnO2纳米材料作为锂离子电池负极材料的电化学特性。实验结果表明,未掺杂的SnO2空心球电极具有非常大的初始放电容量（1650 mAh/g）,但其容量保持及循环特性较差,40次充放电循环后容量为130 mAh/g。镍掺杂可以明显改善SnO2电极的循环特性,40次充放电循环后,2 mol%镍掺杂的SnO2电极的容量为230 mAh/g。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 锂离子电池
• 1.1.1 锂离子电池的发展简史
• 1.1.2 锂离子电池的结构特性及工作原理
• 1.1.3 锂离子电池负极材料的研究状况
• 2的性质及应用'>1.2 SnO₂的性质及应用
• 2的结构特性'>1.2.1 SnO₂的结构特性
• 2的应用'>1.2.2 SnO₂的应用
• 1.3 选题意义及主要研究内容
• 参考文献
• 2纳米材料的制备方法及表征手段'>第二章 SnO₂纳米材料的制备方法及表征手段
• 2纳米材料的常用制备方法'>2.1 SnO₂纳米材料的常用制备方法
• 2.1.1 气相法
• 2.1.2 固相法
• 2.1.3 液相法
• 2.2 本论文中所采用的表征手段
• 2.2.1 X射线衍射仪（XRD）
• 2.2.2 扫描电子显微镜（SEM）
• 2.2.3 拉曼散射仪（Raman）
• 2.2.4 紫外-可见吸收谱（UV-Vis）
• 2.2.5 光致发光谱（PL）
• 2.2.6 循环充放电测试
• 参考文献
• 2及其镍掺杂纳米材料的水热法制备'>第三章 SnO₂及其镍掺杂纳米材料的水热法制备
• 2纳米材料的结构及形貌研究'>3.1 SnO₂纳米材料的结构及形貌研究
• 2纳米材料的制备'>3.1.1 SnO₂纳米材料的制备
• 2纳米材料的XRD表征'>3.1.2 SnO₂纳米材料的XRD表征
• 2纳米材料的SEM表征'>3.1.3 SnO₂纳米材料的SEM表征
• 2纳米材料的结构及形貌研究'>3.2 镍掺杂SnO₂纳米材料的结构及形貌研究
• 2纳米材料的制备'>3.2.1 镍掺杂SnO₂纳米材料的制备
• 2纳米材料的XRD表征'>3.2.2 镍掺杂SnO₂纳米材料的XRD表征
• 2纳米材料的SEM表征'>3.2.3 镍掺杂SnO₂纳米材料的SEM表征
• 3.3 本章小结
• 参考文献
• 2及其镍掺杂纳米材料的光学特性研究'>第四章 SnO₂及其镍掺杂纳米材料的光学特性研究
• 2纳米材料的光学特性'>4.1 SnO₂纳米材料的光学特性
• 4.1.1 拉曼散射谱
• 4.1.2 紫外可见吸收谱
• 4.1.3 室温光致发光谱
• 2纳米材料的光学特性'>4.2 镍掺杂SnO₂纳米材料的光学特性
• 4.2.1 拉曼散射谱
• 4.2.2 紫外可见吸收谱
• 4.2.3 室温光致发光谱
• 4.3 本章小结
• 参考文献
• 2及其镍掺杂纳米材料的锂离子电池性能研究'>第五章 SnO₂及其镍掺杂纳米材料的锂离子电池性能研究
• 5.1 锂离子电池的组装
• 2纳米材料的锂离子电池性能'>5.2 SnO₂纳米材料的锂离子电池性能
• 2电极充放电性能'>5.2.1 SnO₂电极充放电性能
• 2电极微分容量曲线'>5.2.2 SnO₂电极微分容量曲线
• 2电极循环曲线'>5.2.3 SnO₂电极循环曲线
• 2纳米材料的锂离子电池性能'>5.3 镍掺杂SnO₂纳米材料的锂离子电池性能
• 2电极充放电性能'>5.3.1 镍掺杂SnO₂电极充放电性能
• 2电极微分容量曲线'>5.3.2 镍掺杂SnO₂电极微分容量曲线
• 2电极循环曲线'>5.3.3 镍掺杂SnO₂电极循环曲线
• 5.4 本章小结
• 参考文献
• 硕士期间发表的论文
• 致谢