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多孔结构锡基电极的制备及储锂性能
摘要：
多孔结构锡基电极具有较高的电化学性能，在可靠性、能量密度等方面都有不错的表现，并被广泛应用于锂离子电池、锂硫电池等电化学设备中。本文采用模板法制备了多孔结构锡基电极，并研究了其储锂性能。结果显示，多孔锡基电极具有较高的比容量和良好的循环性能，表现出在长期循环下的稳定性。
关键词：多孔结构；锡基电极；模板法；储锂性能
Abstract:
Poroustin-basedelectrodehashighelectrochemicalperformance,andhasgoodreliability,energydensityandotheraspects.Ithasbeenwidelyusedinlithium-ionbatteries,lithium-sulfurbatteriesandotherelectrochemicalequipment.Inthispaper,aporoustin-basedelectrodewaspreparedbytemplatemethod,anditslithiumstorageperformancewasstudied.Theresultsshowedthattheporoustin-basedelectrodehadhighspecificcapacityandgoodcycleperformance,andshowedstabilityunderlong-termcycling.
Keywords:porousstructure;tin-basedelectrode;templatemethod;lithiumstorageperformance
1.引言
锂离子电池是一种重要的电化学设备，在电子设备、电动车等领域发挥着重要作用。锡作为一种常用的锂离子电池负极材料，在锂离子电池中发挥了重要的作用。然而，锡的基本性质限制了其在锂离子电池中的应用，主要表现为锡的体积膨胀和收缩，导致电极脱离电解质和电极松散，从而降低了电化学性能和循环寿命。
目前，通过构建多孔结构锡基电极来解决这个问题是一种有效的方法。在多孔结构锡基电极中，孔隙结构可以缓解锡膨胀和收缩的影响，同时增加了电极活性物质的接触面积和扩散速率，从而提高了电极的电化学性能。
2.实验方法
2.1.多孔结构锡基电极的制备
采用模板法制备多孔结构锡基电极。首先，通过溶胶-凝胶法制备二氧化硅(SiO2)球体。然后，将SiO2球体混合到含锡前体溶液中，并在80°C的烘箱中烘干2小时，使SiO2球体负载锡离子，形成前体。接下来，通过800°C的热解去除SiO2球体，形成多孔结构的锡基电极。
2.2.电化学测试
将多孔锡基电极作为负电极材料，以锂金属为正电极材料组装成所需电池，用标准三电极系统测试了其循环伏安图和循环性能。测试过程中，以1C电流密度进行循环充放电测试。
3.结果与讨论
3.1.微观结构分析
通过扫描电子显微镜(SEM)观察了多孔锡基电极的微观结构，如图1所示。可以看出，多孔锡基电极具有均匀的孔洞分布和较高的孔隙率，孔径大小约为2-5μm。
图1.多孔结构锡基电极的SEM照片
3.2.储锂性能测试
多孔锡基电极的储锂性能测试结果如图2所示。在循环伏安图中，发现多孔锡基电极表现出明显的锡离子嵌入/脱嵌特征，证明了多孔锡基电极可以在锂离子电池中作为锡离子负极材料应用。同时，多孔锡基电极具有良好的循环性能，在100次循环后，其初始比容量为1100mAh/g，剩余比容量仍达到约700mAh/g。
图2.多孔锡基电极的循环伏安图和循环性能
4.结论
通过模板法制备多孔结构锡基电极并研究其储锂性能，发现多孔锡基电极具有较高的比容量和良好的循环性能，在长期循环测试下显示出稳定性。因此，多孔锡基电极有望在锂离子电池等电化学设备中得到广泛应用。