製備RGO/SnOx複合材料並應用於鋰離子電池負極材料之研究

Abstract

　　本研究專注於石墨碳材與錫複合材料的探討，錫與錫氧化物，其取得性高，同時具有高能量密度，但卻因導電性差、體積膨脹效應導致循環性不佳，而利用石墨烯的優點，如機械強度高，導電性佳，表面積大等特性來提升電化學表現，其層狀結構作為複合材料的骨架更能緩解錫零維材料的體積膨脹效應。 　　碳材與錫複合材料合成方法很多種，通常需高溫、高壓、特殊儀器與藥品，製程較為繁瑣或需要長時間反應與進一步退火處理，產生?多廢熱與能源的支出，也導致大量製造且商業化的困難。本研究成?開發簡易且低成本的製程，藉由控制前驅物重量比以及NaBH4還原劑濃度不同實驗的設計來得到最佳化之製程，第一部分實驗發現不同的前驅物重量比影響了複合材料中錫元素的型態，第二部分實驗則以還原劑作為變因，隨著還原劑濃度的增加，可以得到還原程度更高的複合材料，且經由此製程形成之錫奈米顆粒都維持在5奈米左右，有利於與更多的鋰離子反應而提高了電容量，且因複合材料之協同效應維持了穩定的循環壽命。 　　本研究更進一步探討了還原劑NaBH4在製程中所扮演的角色，BH4-陰離子在製程中有反應選擇性，錫前驅物比較多的時候可以先在溶液中還原出金屬錫再吸附上石墨烯形成複合材料；而隨著還原劑濃度的提高，BH4-陰離子能帶入更多的錫元素到複合材料當中，最後在適當的還原劑濃度條件下，可以形成RGO/SnOx的複合材料，其電化學特性兼容了石墨烯的穩定性、金屬錫的高電容，而氧化錫亦可貢獻較穩定的SEI膜，其與鋰離子產生之不可逆Li2O可透過Sn轉換為可逆電容，因此本研究之RGO/SnOx複合材料同時具有高電容量、低不可逆電容以及穩定的循環壽命表現。

Date of Award	2018 Aug 1
Original language	Chinese
Supervisor	Jow-Lay Huang (Supervisor)