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碳基复合纳米材料作为锂离子电池电极材料结合了纳米材料和碳复合改性的优势,能表现出高的比容量、倍率性能和良好的循环性能,被认为是高能量密度、功率密度和长循环寿命动力电池的理想选择。与碳纳米管和石墨烯等碳介质相比,三维纳米多孔碳材料具有更好的结构稳定性,同时更有利于电荷的快速传输,能更有效的改善各种正负极材料的储锂性能,并满足锂离子动力电池的需求。本论文提出以自制三维纳米大介孔碳材料(Large mesoporous carbon,LMC)为载体,通过简便的液相化学反应结合随后的热处理过程制备出LMC基复合纳米材料作为锂离子电池电极材料的新思路。与纯的二氧化锡(Sn02)和磷酸铁(FePO4)相比,制得的LMC-SnO2和LMC-FePO4复合纳米材料均表现出了较好的循环性能、较高的比容量和倍率性能。本论文的主要创新结果如下:(1)通过酸处理过程对LMC进行改性增大其表面的含氧基团,有利于后续的活性物质的沉积;作为锂离子电池负极材料,LMC和酸改性LMC均表现出了较好的储锂性能。在100 mA,g-1充放电速率下,60个循环后,LMC和酸改性LMC的比容量分别为208.4 mAh.g-1和225.1 mAh·g-1。在大倍率500 mA·g-1充放电速率下,60个循环后,LMC和酸改性LMC的比容量分别为201 mAh.g-1和208.2 mAh·g-1。这也进一步说明了 LMC作为电极材料载体的优越性。(2)以LMC为载体,通过简便的液相化学反应及随后的热处理过程制备出高SnO2载量的LMC-Sn02复合纳米材料。与纯的SnO2纳米颗粒相比,LMC-Sn02复合纳米材料表现出了良好的循环性能和较高的倍率性能。在50个循环之后,LMC-SnO2复合纳米材料的放电比容量为473.1 mAh·g-1,是第二次放电容量的56.6%,远高于纯的SnO2纳米颗粒的放电比容量(157.9 mAh·g-1)和容量保持率(15.6%)。LMC-SnO2复合纳米材料在100 mA.g-1充放电速率下循环20次后,充放电速率从200 mA.g-1增长到500 mA·g-1再增长至1000 mA·g-1,对应的放电比容量分别为527.6、409.5、247.7 mAh·g-1。经过大倍率充放电后,再次返回至100 mA·g-1,放电比容能仍够达到486.6 mAh·g-1。(3)以LMC为载体,通过简便的液相化学反应及随后的热处理过程制备出LMC-FePO复合纳米材料。与纯的FeP04纳米颗粒相比,LMC-FePO4复合纳米材料表现出了较好的循环性能、较高的比容量和倍率性能。LMC-FePO4复合纳米材料的首次放电比容量为144.3 mAh·g-1,而纯FePO4颗粒的首次放电容量为126.1 mAh·g-1。LMC-FePO4复合纳米材料经过3圈充放电活化后,放电容量可达到156.6mAh·g-1,其库仑效率基本维持在100%。在20个循环之后,LMC-FePO4复合纳米材料的放电比容量仍然可达147.7 mAh·g-1,而纯FeP04的放电比容量仅有 77.8 mAh·g-1。在大电流 5 C 和 10 C 下(FePO4,1C=177 mA·g-1),LMC-FeP04复合纳米材料的放电容量仍能够达到82.6和67.9 mAh·g-1,且当放电速率再次返回至0.1 C时,放电比容量仍能够达130.3 mAh·g-1。然而,纯FeP04正极材料的在1 C时放电比容量仅有10.6 mAh·g-1。