3D納米結構銅集流體上鍺電極的制備及電化學性能研究.pdf

1、Ge因為其極高的比容量，被認為是下一代極具前景的鋰離子電池負極材料。然而，由于Ge作為鋰離子電池負極材料時嚴重的體積膨脹(370％)容易造成 Ge活性物質的損失，使得Ge的比容量急劇下降，不利于電池容量的穩(wěn)定性保持，故設計出合理的Ge電極以減少 Ge在充放電過程中的損失，成為國內外科學家研究的重點，也面臨著很大的挑戰(zhàn)。具有3D結構的集流體可以為Ge活性物質在充放電過程中的體積膨脹提供緩沖空間，防止Ge出現(xiàn)粉化脫落等優(yōu)點。因此本論文通過制

2、備特殊形貌銅集流體，構筑3D結構銅集流體，在其上制備鍺電極材料，深入研究集流體的結構對構筑的電極材料電化學性能的影響。
　　首先通過用電鍍法，制備出枝晶銅集流體，在此集流體上負載鍺薄膜，制備三維納米Cu/Ge電極，對其進行SEM、XRD等分析測試，并以此Cu/Ge電極組裝電池測試其儲鋰性能，與商業(yè)用集流體進行比較。結果表明，在C/10倍率下，首次充放電比容量分別為1171.3mAh/g和1700.6mAh/g，首次庫倫效率為68.

3、88%，經過100次循環(huán)后，充放電比容量為821.1mAh/g與856.1mAh/g，優(yōu)于商業(yè)用銅集流體材料，同時倍率性能與商業(yè)銅集流體相比，也得到了顯著提高。
　　采用氫氣泡沫法制備了多孔銅集流體，研究多種因素，如電鍍時間、銅鹽濃度、電極間距對銅集流體孔形貌和結構的影響，得到最佳的工藝參數(shù)。在多孔銅集流體上負載 Ge薄膜，經過高溫退火處理后，得到三維納米多孔 Ge電極，該電極由于其良好的導電性、高比表面積和多孔結構，表現(xiàn)出良好的

4、儲鋰性能。在C/10倍率下，首次充放電比容量分別為1351.6mAh/g和1767.5mAh/g，首次庫倫效率達到76.47%，100次循環(huán)后，放電比容量保持為1260mAh/g，表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。同時在倍率為5C時，比容量達到420.1mAh/g，具備良好的高倍率性能。
　　以離子液體電沉積方法制備棒狀銅集流體，通過研究沉積電位對銅集流體形貌的影響，制備出不同電位下的菜花狀銅集流體，并用離子液體電沉積法在銅集流體上負載鍺薄