錫基合金薄膜負(fù)極材料的制備及性能研究.pdf

1、本文首先概述了鋰離子電池及其負(fù)極材料的研究進(jìn)展情況。由于目前鋰離子電池的商用負(fù)極材料已不能滿(mǎn)足實(shí)際需求，對(duì)高比容量、高穩(wěn)定性、高安全性、長(zhǎng)壽命、低成本的新型鋰離子電池負(fù)極材料的開(kāi)發(fā)受到極大關(guān)注，錫基材料就是其中最受關(guān)注的材料之一。本文以錫基負(fù)極材料為研究對(duì)象，圍繞比容量、循環(huán)性能等主要性能指標(biāo)，采用磁控濺射法制備錫基薄膜負(fù)極材料。運(yùn)用XRD、SEM等分析測(cè)試技術(shù)對(duì)合成材料進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和形貌表征，運(yùn)用電化學(xué)測(cè)試手段對(duì)材料電化學(xué)性能以及相關(guān)機(jī)

2、理進(jìn)行了系統(tǒng)研究。 采用Sn薄膜作為鋰離子電池負(fù)極材料，首次循環(huán)可逆容量達(dá)823mAh/g，庫(kù)倫效率高達(dá)92.7％，但之后的循環(huán)容量衰減很快。Sn薄膜負(fù)極經(jīng)熱處理后形成Cu3Sn合金，首次放電容量為470 mAh/g，庫(kù)倫效率為76.8％，雖然熱處理后的首次放電容量和庫(kù)倫效率有所降低，但是循環(huán)性能有一定的改善。 通過(guò)磁控濺射方法制備Cu-Sn-Zn薄膜電極，經(jīng)熱處理后形成Cu6Sn5合金，使鍍層與基體之間能保持良好的電接

3、觸。雖然首次不可逆容量損失變大，但循環(huán)性能有了較大的改善?？梢?jiàn)Zn層的加入對(duì)循環(huán)初期對(duì)體積膨脹有一定的緩沖，但效果欠佳。 采用磁控濺射技術(shù)在銅基體上沉積制備了Cu-SnZn合金薄膜電極，并通過(guò)熱處理使得表面活性物質(zhì)Sn與基體Cu相互擴(kuò)散生成Cu3Sn中間合金。該合金薄膜電極表面非常的光滑、規(guī)整和致密，由尺寸在5μm左右的合金顆粒構(gòu)成的，合金顆粒則由更小的尺寸在50 nm左右的微粒組成，一些合金顆粒的頂端長(zhǎng)有納米棒。該合金薄膜電極