錫基合金薄膜負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極材料的研究進展情況。由于目前鋰離子電池的商用負極材料已不能滿足實際需求，對高比容量、高穩(wěn)定性、高安全性、長壽命、低成本的新型鋰離子電池負極材料的開發(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。本文以錫基負極材料為研究對象，圍繞比容量、循環(huán)性能等主要性能指標，采用磁控濺射法制備錫基薄膜負極材料。運用XRD、SEM等分析測試技術(shù)對合成材料進行了結(jié)構(gòu)和形貌表征，運用電化學測試手段對材料電化學性能以及相關(guān)機

2、理進行了系統(tǒng)研究。 采用Sn薄膜作為鋰離子電池負極材料，首次循環(huán)可逆容量達823mAh/g，庫倫效率高達92.7％，但之后的循環(huán)容量衰減很快。Sn薄膜負極經(jīng)熱處理后形成Cu3Sn合金，首次放電容量為470 mAh/g，庫倫效率為76.8％，雖然熱處理后的首次放電容量和庫倫效率有所降低，但是循環(huán)性能有一定的改善。 通過磁控濺射方法制備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?？梢奪n層的加入對循環(huán)初期對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，并通過熱處理使得表面活性物質(zhì)Sn與基體Cu相互擴散生成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有納米棒。該合金薄膜電極