锡基石墨烯复合材料储能特性研究

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1、工学硕士学位论文锡基石墨烯复合材料储能特性研究张家伟哈尔滨理工大学2018年3月国内图书分类号：0224工学硕士学位论文锡基石墨烯复合材料储能特性研究硕士研究生：张家伟导师：陈明华教授申请学位级别：工学硕士学科、专业：电子科学与技术所在单位：理学院答辩日期：2018年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：0224DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringResearchonEnergyStoragePropertiesofTin-BasedCompositeswithGrapheneCandidate：ZhangJiaw

2、eiSupervisor：Prof.ChenMinghuaAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：ElectronicScience&TechnologyDateofOralExamination：March,2018HarbinUniversityofScienceandUniversity：Technology哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《锡基石墨烯复合材料储能特性研究》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除

3、已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：张家伟日期：2018年3月30日哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书《锡基石墨烯复合材料储能特性研究》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以

4、公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于保密□，在年解密后适用授权书。不保密。(请在以上相应方框内打√)作者签名：张家伟日期：2018年3月30日导师签名：陈明华日期：2018年3月30日锡基石墨烯复合材料储能特性研究摘要钠离子电池由于具有比能量高、工作温度范围宽以及循环寿命长等优点而备受关注。电极材料对钠离子电池的性能起到了决定性作用，尤其是负极材料。目前，钠离子电池负极材料多为硬碳，但是硬碳的比容量较低，并不能满足大规模存储系统的应用。因此，研究开发钠离子电池负极材料变得尤为重要。本文主要对锡基负极材料进行研究，相比于碳基负极材料低的比容量，锡基负极材料显示出了很大的优势。但是锡基化

5、合物有几个不可避免的问题，即低电导率和充放电过程中较大的体积膨胀。为了有效地缓解上述问题，本文设计并制备了二氧化锡纳米棒/三维石墨烯阵列电极(SnO2/GF)和二硫化锡纳米片/垂直石墨烯阵列结构电极(SnS2/VG)。本文分别通过一步水热法和溶剂热法制备了SnO2/GF纳米棒和SnS2/VG纳米片两种阵列结构。GF和VG的加入能够明显的增加两种锡基化合物的电导率，同时形成的三维阵列结构能够充当一个缓冲矩阵，抑制纳米颗粒在充放电过程中的体积膨胀。此外，阵列结构能够有效地增加材料的比表面积，为钠离子/锂离子的嵌入提供了更多的活性位点。SnO2/GF纳米棒阵列作为钠离子电池负极时，测试电流密度为

6、40mA·g-1下，首圈比容量高达445mAh·g-1，随后的库伦效率接近于100%，其循环性能和倍率性能要优于锂离子电池。SnS2/VG纳米片阵列电极用作钠离子电池负极时，电流密度40mA·g-1下，首圈容量可达750mAh·g-1，远高于其用作锂离子电池负极时的容量，同时，倍率性能也更加优异。此外，我们对纯粉末和复合材料进行了阻抗分析对比，结果表明复合材料的阻抗远小于纯粉末的阻抗，电极材料的阻抗发生明显减小，说明GF和VG的加入对材料的性能提升发挥了至关重要的作用。关键词二氧化锡；二硫化锡；钠离子电池；阵列结构；负极材料IIResearchonenergystoragecharacte

7、risticsofTin-BasedCompositeswithGrapheneAbstractThesodiumionbatterieshaveattractedincreasingattentionbecauseoftheadvantagesofhighspecificcapacity,wideoperatingtemperaturerangeandlongcyclelife.Electrodematerialspl