锡酸锌包括两种化合物ZnSnO₃和Zn₂SnO₄,被广泛应用于气体传感器,纳米发电机,光催化和太阳能电池等领域。它相较于两元金属氧化物具有较高的电导率和电子迁移率,ZnSnO₃和Zn₂SnO₄的理论容量分别为1320与1494 mA h/g。所以,锡酸锌作为锂离子电池负极材料的替代者而备受关注。然而,锡酸锌想要成为一种可靠的锂电池负极材料需要克服的问题是由于充放电过程导致的体积膨胀使得材料粉化而造成的循环性能下降。主要的解决办法是制备不同形貌的纳米晶与合成三维复合物来改善它的循环稳定性。对于锂电池负极电极的制备工艺,传统方法是将由活性物质,粘结剂和导电剂混合而成的浆料涂抹到铜箔或铝箔上。这种机械结合的方式使得在充放电过程中活性物质所受的应力无法释放与转移,从而造成活性物质结构被破坏导致失活。所以,制备无金属集流体的柔性电极是未来电极制备工艺的发展方向之一。论文以锡酸锌作为锂离子电池的负极材料进行研究,制备了ZnSnO₃-rGAs复合物,Zn₂SnO₄-碳布复合物,并对所谓的正交钙钛矿ZnSnO₃的晶体结构进行了深入研究。论文主要内容和结果如下:(1)采用水热法制备得到了具有还原程度高、高比表面积、优良的力学性能、导电性等特性的三维多孔ZnSnO₃-rGAs复合物,该复合物的电化学性能有明显的提高。在100 mA/g的电流密度下,循环200圈后仍保持780mA h/g的比容量,而ZnSnO₃电极的可逆容量只有190mA h/g左右。(2)通过SAED,XRD以及水热实验验证正交钙钛矿ZnSnO₃并不存在。其XRD图谱实际上是Zn₂SnO₄和SnO₂两种物相的XRD组合。(3)将Zn₂SnO₄与碳布进行复合,结合表面功能化和水热的方法得到了片状Zn₂SnO₄以及正八面体Zn₂SnO₄均匀分布于碳布表面上的复合物。使用碳布作为基体的复合物直接用于无添加剂电极材料,其电极拥有良好的可逆容量和循环稳定性,在电流密度为100mA/g的条件下循环50圈,仍能保持1510mA h/g的比容量。而且该种工艺极大程度缩短传统的工艺流程,可望实现电池轻质化。