鋰離子電池錫基合金薄膜負極的電化學(xué)制備及其性能研究.pdf

1、錫基負極材料憑借著高理論比容量（994 mAh g-1）、低成本、安全性能好等優(yōu)勢，被認為是最具發(fā)展?jié)摿Φ目扇〈疾牧系呢摌O材料之一。然而在實際應(yīng)用中，錫基負極材料在嵌、脫鋰過程中會發(fā)生劇烈的體積變化，導(dǎo)致活性材料粉化和脫落，從而造成材料的循環(huán)性能差。因此，本文運用經(jīng)濟、操作簡單、可控性好的電化學(xué)沉積法制備Sn基合金薄膜電極材料，綜合利用活性/非活性復(fù)合合金體系和薄膜電極材料的優(yōu)點，以求改善錫基負極材料的電化學(xué)性能。運用各種物相表征及電

2、化學(xué)測試手段，研究銅基底、沉積電流密度、合金薄膜厚度以及添加劑的濃度對Sn基合金薄膜材料性能的影響，以獲得最優(yōu)化的合成條件。
　　首先，電化學(xué)共沉積Sn-Co合金薄膜電極材料。探討了銅基底、沉積電流密度、合金薄膜厚度對材料形貌、物相組成及電化學(xué)性能的影響。粗糙銅箔表面的“小島”結(jié)構(gòu)增強了其與合金顆粒的結(jié)合力。結(jié)果表明，以粗糙銅箔為基底，沉積電流密度為15 mA cm-2，厚度為0.8μm的Sn-Co合金薄膜電極中錫鈷摩爾比為76.

3、31:23.69，薄膜呈現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu)，且合金顆粒最小。這些因素綜合作用，使得材料具有良好的電化學(xué)性能。在0.1 C下首次放電949.3 mAh g-1，庫倫效率達90.5％；循環(huán)40周放電仍穩(wěn)定在735.8 mAh g-1。且材料在0.1 C、0.4 C、1 C、2 C下充放電，均具有優(yōu)秀的循環(huán)性能，庫倫效率在96%以上。
　　其次，電化學(xué)共沉積Sn-Ni合金薄膜電極材料。探討了銅基底、沉積電流密度、合金薄膜厚度、添加劑的量對材料物

4、相、組成及電化學(xué)性能的影響。實驗表明以粗糙銅箔為基底，沉積電流密度為20 mA cm-2，添加劑濃度為10 g L-1，厚度為0.9μm的Sn-Ni合金薄膜主要組成為Ni3Sn4，材料的電化學(xué)性能最佳。首次放電比容量和庫倫效率分別為611.5 mAh g-1、96.2%；循環(huán)40周后放電容量仍穩(wěn)定在506.3 mAh g-1。
　　最后，電化學(xué)共沉積Sn-Co-Zn復(fù)合合金薄膜電極。探討了不同沉積電流密度對復(fù)合合金性能的影響。XR