碳纳米管复合材料的制备表征和电化学性能.pdfVIP

第11 卷 第2 期 电化学 Vol. 11 No. 2 2005 年5 月 ELECTROCHEMISTRY May 2005 文章编号：1006-347 1（2005 ）02-0152-05 碳纳米管复合材料的制备、表征和电化学性能 * 董全峰 ，郑明森，黄镇财，金明钢，詹亚丁，林祖赓 （厦门大学化学系，厦大宝龙电池研究所，固体表面物理化学国家重点实验室，福建 厦门361005 ） 摘要： 作为锂离子电池负极材料，碳纳米管和金属锡或其氧化物都曾引起过人们浓厚的兴趣，但由于其自 身的缺陷，这些材料均未能得到进一步的发展. 本文以不同方法合成了碳纳米管和金属锡或其氧化物的复合 材料，对其结构、形貌进行表征，并考察它的电化学性能. 关键词： 碳纳米管；复合材料；制备；电化学性能 中图分类号： O 646 ；TM911 文献标识码： A ［1，2 ］ 碳纳米管（CNT ）是一种新型的碳材料 . 碳 而大大降低初次充电不可逆容量损失；通过控制反 纳米管在结构上与其它的碳材料有很大的不同，它 应条件在表面沉积过程中包覆纳米级的锡，使表面 不仅具有典型石墨层状结构（管壁），同时又具有 沉积/ 包覆锡的碳纳米管能在保持高容量的同时， 无序碳的结构（内外表面的碳层及所附着的无序 也具有良好的循环寿命. 此外，还提高了它的体积 碳微粒），还具有与MCMB 类似的内腔结构，而且 能量密度. 表面及边缘又存在结构缺陷，管与管之间为纳米间 1 实 验 隙，管中还存在部分的H 原子掺杂. 在制备上，碳 1. 1 碳纳米管的制备 纳米管可以通过控制一定的反应条件来调控它的 几何结构参数，如管的管壁，外径、内径大小，及管 应用Sol-gel 法制备 Ni-Mg-O 催化剂，方法见 文献［6 ］，所用试剂Ni （NO ）·6H O 、Mg （NO ） 的长度. 基于其特殊的结构和高的导电率，吸引了 3 2 2 3 2 ·6H O 和柠檬酸均为分析纯（上海化学试剂有限 众多研究者开展了大量研究工作，希望它能成为新 2 一代锂离子电池“理想”的负极材料［3 ，4 ］ 公司）. 将制备好的催化剂称取一定量置于陶瓷舟 . 由于碳纳米管的高比表面及其结构缺陷，锂不 内，放在反应器的恒温区内，于氢气氛下缓慢升温 仅能嵌入管中的石墨层，还能嵌入它的孔隙及边缘 至700 ℃ ，还原一段时间后，降温到600 ℃ 稳定10 缺陷中，使得它尽管具有高的嵌锂容量，但由于比 min ，然后以20 mL/ min 的流量导入CH 气体，经反 4 表面积较大而表现出很大的不可逆容量. 又因为在 应一定时间后自然冷却至室温（冷却过程中继续 碳纳米管的结构中含有氢原子以及管壁层间和管 通气体）. 用分析纯硝酸（上海化学试剂有限公司， ［5