题目：SHP/CB/Sn锂电负极材料的制备与表征

Sn基材料由于具有理想的比容量(理论嵌锂容量994 mAhg-1)，而被作为锂离子电池的负极材料，受到广泛研究。然而，其在电池充放电过程中经历巨大的体积膨胀/收缩，这样的体积效应容易造成活性颗粒的粉化脱落，导致电极材料与集流体间接触不良，使电池在充放电循环中的容量迅速下降。

本文中详细分析了锂离子电池的工作机理，总结了国内外对于锂离子电池负极材料的研究现状和取得的进展。在受到自然界中植物能够自我修复的概念的启发，希望能够将自愈合的概念引入到电极材料中，以自愈合材料能够自我修复与愈合的性能缓冲锡电极在充放电过程中巨大的体积变化，改善电极的循环性能。在分别合成自愈合材料（SHP）、纳米锡颗粒后，加入炭黑（CB）制备出SHP/CB/Sn复合材料，并对材料的结构和性能进行了系统的分析与表征，主要结论如下：

1．以二乙烯三胺、二聚酸、尿素等为原料，经过一系列程序反应，合成了自愈合超分子弹性体SHP。对SHP进行自愈合性能测试发现切断的自愈合材料可以在短时间内（4 h）进行自我修复，具有理想的自愈合性能。IR、1H-NMR分析表明自愈合材料的分子中含有大量的酰胺键和氨基官能团，分子间极易形成氢键，由于这些可逆氢键的作用，使材料具备自我修复与愈合的性能。

2．以氯化亚锡、硼氢化钠为原料，采用低温液相还原法，通过加入PVA抑制Sn颗粒的长大，制备出粒径较小的纳米Sn颗粒。XRD、TEM分析表明制备的纳米锡颗粒为粒径大约三、四十纳米的不规则块状颗粒。将其制备成电池电极并组装成锂离子扣式电池进行电化学性能测试，测试结果显示，在0.1 Ag-1电流密度下充放电时，纳米Sn电极的可逆容量为885.3 mAhg-1，第100次循环后容量衰减为首次的33.9%。虽然纯Sn电极具有较高的理论容量，但其在充放电过程中发生巨大的体积变化，导致其循环性能不理想，尤其在大电流充放电时，容量衰减更快。

3．通过简单的混合搅拌，以SHP、CB、Sn为原料制备出SHP/CB/Sn复合材料，将其用作锂离子电池负极材料。在保持纳米Sn含量不变的情况下，考察SHP与CB的比例对SHP/CB/Sn电极性能的影响。恒流充放电测试结果表明，当自愈合材料:炭黑= 1:2.5时，复合材料Sn-SHP/CB-1/2.5的循环性能最好。其他比例的复合材料尽管有很高的充电比容量，循环性能却不是很理想。

保持SHP与CB的最佳比例为1:2.5不变，考察加入Sn的含量对SHP/CB/Sn电极性能的影响。电化学性能测试表明，当Sn含量为10%时，SHP/CB/Sn-10电极既可获得较高的比容量，又兼具较优的循环性能。材料在电流密度为0.5 Ag-1条件下充放电，首次可逆容量为1250.1 mAhg-1，循环100次后仍然保持有986.33 mAhg-1的比容量，保持率达到78.9%，循环800次时，容量保持率仍可达72.3%，远优于纯Sn的循环性能，而在大电流充放电时，SHP/CB/Sn-10电极仍可保持较高的容量，说明自愈合材料对Sn的体积形变有良好的缓冲作用，使得电极的循环性能有了很大的提高。