题目：钴基掺杂碳锂离子电池负极材料的制备与性能

本文采用电化学共沉积-热处理技术来制备活性-活性复合体系即Co3O4-石墨体系，以改善纯Co3O4电极的循环稳定性。XRD衍射图谱表明，复合体系材料为尖晶石结构的Co3O4和石墨。经Scherer公式计算得Co3O4晶粒的半径为0.7-2nm。EDS能谱表明，由电沉积溶液中掺杂石墨量为0.1%、5.0%、7.5%获得的Co3O4-石墨电极中石墨含量分别为10.84%、32.76%、23.25%。SEM图表明，由掺杂石墨量为0.1%获得的电极的蜂窝结构由均匀的小颗粒构成，比容量下降到500 mAh•g-1时已经完全团聚成1-2μm的颗粒；由掺杂石墨量为5.0%获得的电极的结构由蜂窝状结构Co3O4包覆石墨构成，比容量下降到500 mAh•g-1时已经粉化但还没有完全团聚；由掺杂石墨量为7.5%获得的电极的结构由石墨填充蜂窝状结构的Co3O4构成，比容量下降到500 mAh•g-1时还没有完全粉化，还有部分蜂窝状结构存在。以0.2C充放电时，由溶液中掺杂石墨量为0.1%获得的Co3O4-石墨电极的初始充电比容量为1198.6 mAh•g-1，100次循环内比容量保持率为70%；由溶液中掺杂石墨量为7.5%获得的Co3O4-石墨电极循环性能最好，230次循环比容量不下降,为669.8 mAh•g-1，260次时保持率为77%。以0.5C充放电时，溶液中掺杂石墨量小于4%，不能改善循环性能；掺杂石墨量在4%-6%之间既可以提高比容量又可以改善循环性能，以5%最好，50次循环后的比容量保持率为65%；掺杂量大于7.5%则既不能提高充电比容量也不能改善循环性能。溶液阴极极化曲线表明，石墨的存在没有改变阴极电沉积反应机理，但使极限电流和产生极限电流时的电压发生负移，镀层中电沉积的石墨越多，变化越明显。根据模拟电池交流阻抗谱、循环伏安曲线和电极充放电曲线测试结果分析，首次提出，在负极表面首先发生电化学反应Co3O4+8Li++8e 4Li2O+3Co和锂离子与溶剂的反应，开始形成SEI膜。随着反应的进行，膜厚不断增长，生成较完整的SEI膜。生成SEI膜的过程中消耗了不可逆的锂，造成了不可逆比容量，完整、均匀的SEI膜是改善Co3O4-石墨电极的循环性能的主要因素之一。本文采用电沉积法制备了Sn-Co和Sn-Co-C复合电极，以降低放电电压，进一步提高比能量。制备Sn-Co合金时，以Co2+ ：Sn4+为1：1、电流1A•dm-2、柠檬酸与Co2+ 和Sn4+的摩尔比分别为1：1的工艺最佳，电极初始充电比容量为639.4mAh•g-1，20次后比容量保持率为45%。在上述配方中添加2.5%石墨制成的Sn-Co-C电极性能最佳， 20次后比容量保持率为93%。充放电曲线表明，Sn-Co合金电极中，Sn为活性储锂单元， Co为惰性填充物，仅起到提供基体的作用去缓冲体积膨胀效应；Sn-Co-C复合电极中石墨也参与脱嵌锂反应，曲线变得平滑。