锂离子电池SnS_2负极材料的研究
锂离子电池用二氧化锡负极材料的研究进展
Chen 等[5]通过水热法制备了尺寸在 6~10 nm 之 间的 SnO2 纳米颗粒，并以葡萄糖为碳源制备了碳包 覆 SnO2 纳米颗粒复合负极材料，如图 1 所示。经系 统研究发现，复合材料中的碳层厚度对电池的性能 有重大影响。当碳含量（质量分数）为 8%时，SnO2 表 面只有一层超薄的碳层，循环 100 次后，放电比容量 为 631 mAh/g，且具有良好的倍率性。而当碳含量增 加到 22%和 65%时，电池的性能则表现得不理想。 2.2 一维纳米结构
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上海化工 Shanghai Chemical Industry
Vol.43 No.1 Jan. 2018
综述
锂离子电池用二氧化锡负极材料的研究进展
田青华 1,2 杨凯华 1 章正熙 1 杨 立 1
1 上海交通大学化学化工学院 （上海 200240） 2 浙江理工大学理学院 （浙江杭州 310018）
能。反应（1）被认为几乎不可逆，会导致电池的首效 降低，但其形成的 Li2O 可以作为一种缓冲基体来调 节反应 （2） 中产生的巨大体积变化，并抑制 Sn 或 LixSn 纳米粒子间的团聚和粉化，保持电极材料的完 整性，使得 SnO2 比单质 Sn 负极具有更高的循环稳 定性。但是，当循环多次后，Li2O 的作用被削弱，电池 的比容量会发生快速的衰减。为了改善 SnO2 的循环 性能和储锂容量，研究人员尝试了许多不同的方法， 主要包括设计构建纳米结构的 SnO2 及在此基础上 将其与碳素基体复合。
纳米结构SnS2的制备及其在锂离子电池中的应用
河南科技Journal of Henan Science and Technology自从Osaka 及Barousse 等［1，2］提出SnS 2作为锂离子电池负极材料以来，锡硫化合物由于具有较低的放电平台和较高的理论比容量而引起研究者的关注，成为锂离子负极材料研究的热点。
SnS 2具有层状的六边形CdI 2结构（a=0.3648nm ，c=0.5899nm ），两层S 原子将Sn 原子夹于其中（类“三明治夹心”结构），邻近的硫层之间靠范德华力结合，这种层状结构有利于锂离子的嵌入和脱出，预示着SnS 2作为锂离子电池负极材料具有良好前景。
SnS 2与Li 反应的机理分为两步：首次放电，Li +嵌入SnS 2形成金属Sn 和无定形的Li 2S ，该过程不可逆，无定形的Li 2S 可以作为惰性矩阵围绕在活性的Sn 晶粒周围；在之后的充放电过程中，Li +可逆的从生成的金属Sn 中嵌入和脱出。
与块状结构材料相比，纳米结构材料在电学、光学、磁学等研究领域都展示出优越的性能［3］。
迄今为止，已有多种不同纳米结构的SnS 2被合成出来，例如，类富勒烯结构的纳米颗粒、纳米线、纳米带、纳米板、3D-花状结构、芦荟结构、叶状结构等。
本文系统性的介绍了不同纳米结构SnS 2的制备方法及其作为锂离子电池负极材料在国内外的最新研究进展。
1纳米结构SnS 2的制备方法纳米结构SnS 2的合成方法有很多，包括：机械球磨法、水热法、化学浴沉积法、分子束取向附生法、化学气相沉积法、固态反应法等，但是其中有些制备方法需要高温高压、有毒的有机试剂、繁琐的步骤，不利于SnS 2的制备。
下面详细讲述纳米结构SnS 2的常用制备方法。
1.1一维纳米结构SnS 2的制备一维纳米结构包括纳米线、纳米棒、纳米带、纳米纤维、纳米管等，低维度纳米结构材料有利于理解量子尺度收稿日期：2015-5-18作者简介：吴琼（1988.7-），女，硕士研究生，研究实习员,研究方向：电化学。
锂电池负极材料研究报告
锂电池负极材料研究报告近年来，随着锂电池应用领域的不断扩大，锂电池负极材料也受到了越来越多的关注。
它们不仅可以用于移动电话、笔记本电脑、电动汽车等储能设备，而且也可以用于电力存储系统和飞机航空航天领域。
锂电池负极材料可以改善电池性能，具有高能量密度、良好的安全性和循环老化性能等特点，成为重要的新能源储能材料之一。
锂电池负极材料的研究以多种不同的材料进行，包括金属氧化物、金属磷酸盐、有机有机电解质材料和有机金属氧化物。
由于金属氧化物，如金属锰和钴的价格波动，以及氧化物构筑层的形成，金属氧化物在电压截至和耐久性方面具有良好的电池性能，但在体积密度和能量密度方面存在瓶颈。
金属磷酸盐，如磷酸铁锂具有很高的能量密度，但在循环老化性能和安全性方面较差。
有机有机电解质材料的主要优点是允许高电压应用，但由于其循环老化性能较差，因此其在较高电压恶化过程中存在不稳定性。
此外，有机金属氧化物，如聚偏氟乙烯醚聚醚醛乙二醇锂具有良好的安全性和循环老化性能，但其能量密度较低。
由此可见，研究锂电池负极材料是一项具有挑战性的任务，旨在实现高电压拓扑、高安全性、高能量密度和良好循环老化性能，以及延长电池使用寿命的锂电池负极材料。
为了达到这些目标，目前的研究已经开发出了新型的锂电池负极材料，包括金属氧化物/金属磷酸盐复合物、有机金属氧化物/有机有机电解质复合物、纳米复合材料、电化学储能材料等。
金属氧化物/金属磷酸盐复合物是新一代锂电池负极材料，具有良好的安全性和超高的能量密度。
它们能够结合金属氧化物和金属磷酸盐的优点，实现两者协同作用，以实现高电压拓扑、高安全性、高能量密度和良好的循环老化性能。
根据不同锂离子电池的要求，金属磷酸盐的电化学性能也有所不同，因此针对具体应用，有必要在金属氧化物/金属磷酸盐复合材料中，根据金属磷酸盐组成，合理设计合适的组分，以提高性能。
有机金属氧化物/有机有机电解质复合物是另一种新型锂电池负极材料，旨在充分利用有机金属氧化物的安全性和有机有机电解质的高电压拓扑，实现高安全性、高能量密度和良好循环老化性能的材料。
锂离子电池负极材料的研究进展
锂离子电池负极材料的研究进展摘要：随着煤炭、石油、天然气等不可再生能源的枯竭及其一些污染物造成的环境污染，能源已成为影响世界可持续发展的问题。
为了解决这一困境，我们需要开发新的可再生绿色能源来取代传统的化石燃料，而锂离子电池作为新一代储能装置，具有能量密度高、工作电压高、循环寿命长、环境污染小、无记忆效应等优点。
它是目前最有前途的储能装置之一。
负极材料作为锂离子电池的核心部件，决定着锂离子电池的性能，而负极材料在锂离子电池中起着重要的作用。
所以，负极材料的研究成为近年来的一个热点。
关键词：锂离子电池；负极材料；研究1锂离子电池负极材料研究锂离子电池的性能取决于负极材料的选择，负极作为锂离子电池的重要组成部分。
目前，具有实用价值和应用前景的负极材料包括碳材料、锡基氧化物、表面改性锂金属材料、锂过渡金属氮化物等材料。
负极材料的已被人们广泛研究，他们在不断地寻找容量高、质量轻、循环性能优良的电池材料。
但现在研究重点仍为碳材料和锡基氧化物。
2锂离子电池对负极材料的要求为了获得高性能的锂离子电池，负极材料需要有以下的特征：（1）在锂离子的嵌入反应中，由于它的变化小，电位较低，且能接近锂，从而确保锂离子电池能够高性能的、平稳的输出电压；（2）锂离子在负极材料中应具有较高的扩散速率，以使电池能以较高的倍率充放电，满足动力型电源的需要；（3）高度可逆的嵌入-脱嵌反应：确保锂离子电池高能量的密度和降低容量的损耗；（4）有优异的电导率、热力学稳定，在与电解质进行混合时，不会发生化学反应，即在电解液中具有良好的化学稳定性和相容性，以保证电池具有良好的循环性能；（5）良好的加工性能、容易制备、资源丰富、价格低廉，对环境无污染。
3锂离子电池负极材料工艺流程在制备锂离子电池负极材料的试制方案时,主要着眼于五大方面的工作:高分子碳材料的选取、碳化工艺的确定、石墨材料的制造、超细粉碎、球化分级和包覆改性等试验工作。
公司充分利用企业优势,从研究各种碳材料的电性能、石墨化性能以及相关的理化性能入手,结合锂离子电池负极材料的性能指标,分别研究了各种碳黑材料、各种焦炭材料、硬碳材料、软碳材料和天然石墨材料。
锂离子电池SnS_2负极材料的研究
第38卷第2期河北工业大学学报2009年4月V ol.38No.2JOURNAL OF HEBEI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY April2009文章编号：1007-2373(2009)02-0074-04锂离子电池(1)→S n+2L i2SS n+x L i++x e L i x S n(0≤x≤4.4)(2)其中Sn同锂离子的合金化反应是可逆的，代表了电化学循环过程中几乎所有的循环可逆容量．Li2S的收稿日期：2008-11-27基金项目：河北省教育厅自然科学指导项目（Z2006309）作者简介：张海芳（1982-），女（汉族），硕士生．75张海芳，等：锂离子电池SnS 2负极材料的研究第2期作用是做为一个非活性的缓冲相，形成非活性Li 2S/活性Sn 体系，缓解Sn 在脱嵌锂过程中的体积膨胀．本文成功制得了SnS 2，并研究了其在不同倍率下的充放电性能以及循环伏安特性．1实验1.1SnS 2纳米材料的制备将0.71g SnCl 4/°160140120100806040200强度001100101110111图1SnS 2的XRD 图Fig.1XRD patterns of SnS 25001000150020003.02.52.01.51.00.50.0容量/mAh1电压/V76河北工业大学学报第38卷S n S 2+x L i ++x e x )L i ++(4→S n +2L i 2S (0<x <y ≤2)(4)而1.9V 左右和1.3V 左右出现两个平台便对应反应(3)和(4)，放电曲线上0.5V 左右的缓坡和充电曲线上0.5V 左右的平台分别对应于锡和锂的合金化反应和去合金化反应．2.2.2首次库仑效率首次库仑效率是衡量电池性能的重要指标，表1是SnS 2不同倍率下的库仑效率数据，从表中可以看出，以SnS 2作为负极材料的电极首次库仑效率并不高，只有20%左右，这是因为，反应(1)中，大量的锂被消耗，还有SEI 膜的形成也消耗了部分锂，从而造成了大的不可逆容量．这在一定程度上影响了SnS 2的应用，有待进一步的改进．表1不同倍率下SnS 2的首次库仑效率Tab.1Initial coulombic efficiency of SnS 2at diffent current rate （1C =400mAh/g ）倍率首次放电容量/(mAh/g )首次充电容量/(mAh/g )首次库仑效率/%0.1C 1871.5308.616.50.5C 1313.835326.91C1377.8345.1252.2.3循环性能从图3可以看到，一方面，电流倍率越小，电化学反应越接近平衡条件，电池容量越能充分发挥，因此容量越高；另一方面，较小的电流倍率虽可以使电池保持较高的放电容量，但其循环性能并未改善．相反的，采用较高的电流倍率可以使电极的容量保持率维持在一个较高的水平，这种现象产生于一些与时间相关的过程，如电解质的插入与分解、活性粒子上表面膜的形成以及电极导电性能的降低等．同时采用小的电流倍率时的容量越高，说明嵌入或脱出电极的锂越多，这意味着电极所需要承受的绝对体积变化也越大，大的体积变化也是导致电极粉化、失活以及循环性能衰减的原因．总体来看，SnS 2虽然具有一定的可逆容量，但可逆容量损失较大，循环性能较差根据合金型机理，材料循环性能与合金化过程中电极体积的变化密切相关．据文献报道，金属锡形成合金过程中其体积的最大变化超过300%，这么大的体积变化势必引起电极材料的粉化、崩裂而失效，导致循环性能变差．2.2.4循环伏安特性在第1次循环的阴极过程中，在1.6V 出现第1个还原峰，该峰对应于SnS 2的不可逆分解．因为从图4中可以看到：该峰的出现是不可逆的，在第2、3循环过程中的同一位置，该峰不再出现．随着循图3SnS 2不同倍率下的循环性能曲线（1C =400mAh/g ）Fig.3Cycling performance curves of SnS 2at diffent current rate(1C =400mAh/g )图4SnS 2电极前三次的循环伏安曲线Fig.4Cyclic voltammograms of SnS 2510152025302000180016001400120010008006004002000周期/次容量/m A h10.00.51.0 1.52.0 2.50.00150.00100.00050.0000-0.0005-0.0010-0.0015-0.0020-0.0025-0.0030电压/V电流密度/m A h13次循环1次循环2次循环120.5C 1C 0.1C77张海芳，等：锂离子电池SnS2负极材料的研究第2期环扫描到更低的电位，在1.0~0.3V之间开始形成一个很宽的还原峰，这个还原峰则是由锂离子嵌入Sn 所致，为可逆还原峰．在反向的阳极过程中，第1个氧化峰出现在1.0V，此峰是上述第二个还原峰的逆过程，即是锂离子从锡中脱出，在第2、3次的循环伏安过程中，这一可逆峰在0.6V和1.2V分为两个峰．3结论通过水热法制得SnS2材料，并将其作为锂离子电池负极材料，在不同电流倍率下进行充放电，发现采用较高的电流倍率可以使电极的容量保持率维持在一个较高的水平，但是总体来说其循环性能还有待进一步的提高．参考文献：[1]Hitomi Mukaibo，Atsuhito Yoshizawa，Toshiyuki Momma，et al．Particle size and performance of SnS2anodes for rechargeable lithium batteries [J]．Journal of Power Sources，2003，119-121：60-63．[2]Toshiyuki Momma，Nobuhiro Ahiraishi，Atuhito Yoshizawa，et al．SnS2anode for rechargeable lithium battery [J]．Journal of Power Sources，2001，97-98：198-200．[3]Julien C，Perez-vicent C．Vibrational studies of lithium-intercalated SnS2[J]．Solid State Ionics，1996，89（3-4）：337-343．[4]Gou Xing-long，Chen Jun．Pan-Wen Shen Synthesis，characterization and application of SnSx（x=1，2）nanoparticles [J]．Materials Chemistryand Physics，2005，93（2-3）：557-566．[5]Tae-Joon Kim，Chunjoong Kim，Dongyeon Son，et al．Novel SnS2-nanosheet anodes for lithium-ion batteries [J]．Journal of Power Sources，2007，167（2）：529-535．[6]Li Qing，Ding Yi，Wu Hao，et al．Fabrication of layered nanocrystallites SnS and SnS2via a mild solution route [J]．Materials Research Buttlein，2002，37（5）：925-932．［责任编辑田丰］我校主持承担的“十一五”国家科技支撑计划重点项目课题在京启动我校参与组织的“十一五”国家科技支撑计划重点项目“高性能非金属矿物材料的制备技术研究”于2008年获科技部和财政部正式批准立项，并于2009年2月在北京全面启动研究．这是我校材料学科教授首次参与组织成功的国家三大主体科技计划项目．该项目针对我国非金属矿物材料行业能源资源消耗大、环境污染严重等制约行业发展的瓶颈问题，重点从关键工艺装备技术、高附加值产品精细加工技术、非金属矿物材料功能化新技术研究等3个方面突破如下9项关键技术：1）高性能非金属矿物填料先进加工技术及装备；2）粘土矿物尾矿高效综合利用关键技术；3）高性能云母绝缘材料在线检测与控制技术；4）炼油催化剂专用高岭土关键制备技术；5）高纯熔融石英材料制备技术及应用；6）功能性复合矿物材料的制备技术；7）高性能节能矿物材料关键制备技术；8）新型电池用天然石墨材料的制备技术；9）非金属矿物材料基础信息测试技术及关键仪器研究．项目下设9个课题．材料学院能源与生态环境功能材料研究团队梁金生研究员主持承担了其中的“高性能节能矿物材料关键制备技术研究”课题，国拨经费391万元；丁燕副教授作为课题负责人之一，还主持承担了其中的“非金属矿物材料基础信息测试技术及关键仪器研究”课题的研究，国拨经费440万元．主持承担国家三大主体科技计划项目课题是材料学院科研工作的历史性突破，也说明材料学科的科研实力及在全国的影响力有了显著提升．［学摘］。
目前锂二次电池负极材料研究的主要方向
目前锂二次电池负极材料研究的主要方向
人们最早研究的锂二次电池的负极材料是金属锂，这是因为锂具有最负的电极电位(-3.045V)和最高的质量比容量(3860mA·h/g)。
但是，以锂为负极时，充电过程中金属锂在电极表面不均匀沉积，导致锂在一些部位沉积过快，产生树枝一样的结晶(枝晶)。
当枝晶发展到一定程度时，一方面会发生折断，产生“死锂”，造成不可逆的锂；另一方面更为严重的是，枝晶刺破隔膜，引起电池内部短路和电池爆炸。
除此之外，锂有极大的反应活性，可能与电解液反应，也可能消耗活性锂和带来安全问题。
正是由于锂枝晶和锂与电解液反应可能造成的许多问题，从而使以锂为负极的二次锂电池未能实现商业化。
目前主要在三方向展开研究工作：
①寻找替代金属锂的负极材料；
②采用聚合物或熔盐电解质，避免金属锂和有机溶剂的反应；
③寻找合适的电解液配方，使金属锂在沉积溶解过程中保持光滑均一的表面。
历史上对锂合金的系统研究始于高温熔融盐体系，研究体系包括Li-A1、
Li-Si、Li-Mg、Li-Sn、Li-Bi和Li-Sb。
有机电解液体系中锂的电化学合金化反应的系统研究是从Dey的工作开始的，后来的研究表明室温条件下锂可以和很多金属在电化学过程中发生合金化反应。
Huggins对各种二元和三元锂合金作为负极在有机溶剂体系中的行为做了系统的研究，特别是锂锡体系、锂锑体系和锂铅体系的热力学和动力学行为进行了报道。
Tags：锂电池锂二次电池二次锂电池锂离子电池。
锂离子电池合金负极材料的研究进展
03
同时，科研人员还在探索合金负极材料的复合结构、三维构型等方向，以进一 步改善其电化学性能。
合金负极材料中的锂枝晶问题
在锂离子电池充放电过程中，锂枝晶的生长和沉积是合金 负极材料面临的重要问题。锂枝晶会降低电池的安全性和 循环性能，因此需要采取有效的措施来解决这一问题。
目前，研究者们正在积极探索抑制锂枝晶的方法，如采用 电解液添加剂、控制充电电流和电压、优化电池结构等。 此外，科研人员还在研究新型的合金负极材料，以从根本 上解决锂枝晶问题。
VSBiblioteka 方法本研究采用实验研究法，通过制备不同合 金元素的负极材料，测试其电化学性能、 物理性能和结构特性等指标，分析合金元 素种类和含量对负极材料性能的影响。同 时，结合理论计算和模拟仿真等方法，深 入探究合金负极材料的反应机制和动力学 过程。
02
锂离子电池负极材料概述
锂离子电池工作原理
1
锂离子电池是一种可充电电池，主要由正极、 负极、电解液和隔膜组成。
硅基合金负极材料
硅基合金负极材料是近年来研究的热点之一， 具有高容量、低成本和良好的电化学性能等优 点。
硅基合金负极材料的研究主要集中在硅基二元 合金，如硅基铝、硅基铜等。
然而，硅基合金负极材料也存在一些问题，如 体积效应、容量衰减等，需要进一步改进和完 善。
镁基合金负极材料
镁基合金负极材料是一种具有潜力的新型负极材料 ，具有高能量密度、良好的循环性能和较低的成本
合金负极材料的体积效应
合金负极材料在充放电过程中会发生体积变化，产生所谓的“体积效应”。这种体积效应会导致电极结构不稳定、容量衰减等 问题，严重影响了锂离子电池的循环性能和使用寿命。
为缓解合金负极材料的体积效应，科研人员正在探索各种方法，如采用纳米结构、多孔结构、复合结构等设计，以及优化合金 元素组成等。此外，科研人员还在研究新型的合金负极材料，如过渡金属氮化物、过渡金属碳化物等，这些新型材料具有优异 的电化学性能和稳定性，有望成为未来锂离子电池的重要候选材料。
锂离子电池负极材料的调研报告
锂离子电池负极材料的调研报告锂离子电池作为一种重要的储能设备，在电动汽车、便携电子产品等领域有着广泛的应用。
其中，负极材料是锂离子电池中的重要组成部分，直接影响着锂离子电池的性能和循环寿命。
本文将对常见的锂离子电池负极材料进行调研，以期了解其原理和性能特点。
一、石墨负极材料石墨是一种常见的锂离子电池负极材料，其具有良好的导电性和化学稳定性。
石墨负极材料的工作原理是：锂离子在充电过程中嵌入石墨层，由于其结构特点能够在锂离子的嵌入和脱嵌过程中保持较稳定的结构，从而实现了电池的充放电循环。
石墨的主要性能特点包括较高的比能量、较低的价格以及良好的循环寿命。
二、硅负极材料硅是一种具有较高比容量的负极材料，其比容量可以达到4200mAh/g，远高于石墨的372mAh/g。
但是，硅负极材料的应用受到结构膨胀和收缩的限制，在循环过程中容易出现严重的容量衰退和电池损坏。
因此，目前研究者们通过控制硅负极材料的结构和表面涂层等方式，以提高其循环稳定性和电池寿命。
三、炭负极材料炭负极材料具有良好的循环寿命和较高的比容量，常用的炭负极材料有天然石墨、人造石墨、活性炭等。
与石墨相比，炭负极材料的比容量更高，但是其导电性较差，需要通过掺杂或改进电极结构来提高导电性能。
四、金属氧化物负极材料金属氧化物作为一种新型锂离子电池负极材料，具有较高的比容量和较低的价格。
常见的金属氧化物负极材料有锡氧化物、钛酸锂等。
金属氧化物负极材料的主要问题是循环稳定性较差，容易出现容量衰退和电池寿命短的情况，需要进一步研究改进。
五、锂离子电池负极材料的未来发展方向目前锂离子电池负极材料的研究方向主要包括提高比容量、延长循环寿命和提高安全性能。
未来，研究人员需要在材料的设计合成、结构调控和表面改性等方面进行深入研究，以找到更合适的负极材料，提高锂离子电池的性能。
总结：锂离子电池负极材料是影响锂离子电池性能和寿命的重要因素。
目前常见的负极材料有石墨、硅、炭和金属氧化物等。
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第38卷第2期河北工业大学学报2009年4月V ol.38No.2JOURNAL OF HEBEI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY April2009
文章编号：1007-2373(2009)02-0074-04
锂离子电池
(1)
→S n+2L i
2S
S n+x L i++x e L i x S n(0≤x≤4.4)(2)
其中Sn同锂离子的合金化反应是可逆的，代表了电化学循环过程中几乎所有的循环可逆容量．Li
2S的收稿日期：2008-11-27
基金项目：河北省教育厅自然科学指导项目（Z2006309）
作者简介：张海芳（1982-），女（汉族），硕士生．
75
张海芳，等：锂离子电池SnS 2负极材料的研究第2期作用是做为一个非活性的缓冲相，形成非活性Li 2S/活性Sn 体系，缓解Sn 在脱嵌锂过程中的体积膨胀．
本文成功制得了SnS 2，并研究了其在不同倍率下的充放电性能以及循环伏安特性．
1实验
1.1SnS 2纳米材料的制备
将0.71g SnCl 4
/
°
160140120100806040200
强度
001
100
101
110111
图1SnS 2的XRD 图Fig.1XRD patterns of SnS 2
500
10001500
2000
3.02.52.01.51.00.50.0
容量/mAh
1
电压/V
76河北工业大学学报第38卷
S n S 2+x L i ++x e x )L i ++(4
→S n +2L i 2S (0<x <y ≤2)
(4)
而1.9V 左右和1.3V 左右出现两个平台便对应反应(3)和(4)，放电曲线上0.5V 左右的缓坡和充电曲线上0.5V 左右的平台分别对应于锡和锂的合金化反应和去合金化反应．2.2.2首次库仑效率
首次库仑效率是衡量电池性能的重要指标，表1是SnS 2不同倍率下的库仑效率数据，从表中可以看出，以SnS 2作为负极材料的电极首次库仑效率并不高，只有20%左右，这是因为，反应(1)中，大量的锂被消耗，还有SEI 膜的形成也消耗了部分锂，从而造成了大的不可逆容量．这在一定程度上影响了SnS 2的应用，有待进一步的改进．
表1不同倍率下SnS 2的首次库仑效率
Tab.1Initial coulombic efficiency of SnS 2at diffent current rate （1C =400mAh/g ）
倍率首次放电容量/(mAh/g )
首次充电容量/(mAh/g )
首次库仑效率/%
0.1C 1871.5308.616.50.5C 1313.835326.91C
1377.8
345.1
25
2.2.3循环性能
从图3可以看到，一方面，电流倍率越小，电化学反应越接近平衡条件，电池容量越能充分发挥，因此容量越高；另一方面，较小的电流倍率虽可以使电池保持较高的放电容量，但其循环性能并未改善．相反的，采用较高的电流倍率可以使电极的容量保持率维持在一个较高的水平，这种现象产生于一些与时间相关的过程，如电解质的插入与分解、活性粒子上表面膜的形成以及电极导电性能的降低等．同时采用小的电流倍率时的容量越高，说明嵌入或脱出电极的锂越多，这意味着电极所需要承受的绝对体积变化也越大，大的体积变化也是导致电极粉化、失活以及循环性能衰减的原因．
总体来看，SnS 2虽然具有一定的可逆容量，但可逆容量损失较大，循环性能较差根据合金型机理，材料循环性能与合金化过程中电极体积的变化密切相关．据文献报道，金属锡形成合金过程中其体积的最大变化超过300%，这么大的体积变化势必引起电极材料的粉化、崩裂而失效，导致循环性能变差．2.2.4循环伏安特性
在第1次循环的阴极过程中，在1.6V 出现第1个还原峰，该峰对应于SnS 2的不可逆分解．因为从图4中可以看到：该峰的出现是不可逆的，在第2、3循环过程中的同一位置，该峰不再出现．随着循
图3SnS 2不同倍率下的循环性能曲线（1C =400mAh/g ）Fig.3Cycling performance curves of SnS 2at diffent current rate
(1C =400mAh/g )
图4
SnS 2电极前三次的循环伏安曲线
Fig.4Cyclic voltammograms of SnS 2
5
10
1520
25
30
200018001600
1400120010008006004002000
周期/次
容量/m A h
1
0.00.5
1.0 1.5
2.0 2.5
0.00150.00100.00050.0000-0.0005-0.0010-0.0015-0.0020-0.0025-0.0030
电压/V
电流密度/m A h
1
3次循环1次循环2次循环
1
20.5C 1C 0.1C
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张海芳，等：锂离子电池SnS2负极材料的研究
第2期
环扫描到更低的电位，在1.0~0.3V之间开始形成一个很宽的还原峰，这个还原峰则是由锂离子嵌入Sn 所致，为可逆还原峰．在反向的阳极过程中，第1个氧化峰出现在1.0V，此峰是上述第二个还原峰的逆过程，即是锂离子从锡中脱出，在第2、3次的循环伏安过程中，这一可逆峰在0.6V和1.2V分为两个峰．
3结论
通过水热法制得SnS2材料，并将其作为锂离子电池负极材料，在不同电流倍率下进行充放电，发现采用较高的电流倍率可以使电极的容量保持率维持在一个较高的水平，但是总体来说其循环性能还有待进一步的提高．
参考文献：
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［责任编辑田丰］
我校主持承担的“十一五”国家科技支撑计划重点项目课题在京启动我校参与组织的“十一五”国家科技支撑计划重点项目“高性能非金属矿物材料的制备技术研究”于2008年获科技部和财政部正式批准立项，并于2009年2月在北京全面启动研究．这是我校材料学科教授首次参与组织成功的国家三大主体科技计划项目．
该项目针对我国非金属矿物材料行业能源资源消耗大、环境污染严重等制约行业发展的瓶颈问题，重点从关键工艺装备技术、高附加值产品精细加工技术、非金属矿物材料功能化新技术研究等3个方面突破如下9项关键技术：1）高性能非金属矿物填料先进加工技术及装备；2）粘土矿物尾矿高效综合利用关键技术；3）高性能云母绝缘材料在线检测与控制技术；4）炼油催化剂专用高岭土关键制备技术；5）高纯熔融石英材料制备技术及应用；6）功能性复合矿物材料的制备技术；7）高性能节能矿物材料关键制备技术；8）新型电池用天然石墨材料的制备技术；9）非金属矿物材料基础信息测试技术及关键仪器研究．项目下设9个课题．
材料学院能源与生态环境功能材料研究团队梁金生研究员主持承担了其中的“高性能节能矿物材料关键制备技术研究”课题，国拨经费391万元；丁燕副教授作为课题负责人之一，还主持承担了其中的“非金属矿物材料基础信息测试技术及关键仪器研究”课题的研究，国拨经费440万元．主持承担国家三大主体科技计划项目课题是材料学院科研工作的历史性突破，也说明材料学科的科研实力及在全国的影响力有了显著提升．
［学摘］。