CuSnSb合金負(fù)極材料的制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、鋰離子電池的眾多優(yōu)點(diǎn)及廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，讓其成為二次電池領(lǐng)域的佼佼者。負(fù)極材料作為鋰離子電池的重要組成部分，得到研究人員的廣泛關(guān)注。目前已商品化的負(fù)極材料主要為理論比容量只有372mAh/g的碳材料，其嵌鋰電位接近于鋰電位，易造成安全隱患。錫金屬負(fù)極材料的理論比容量為993mAh/g，已成為最有希望替代碳材料的新型負(fù)極材料之一。但該材料在循環(huán)過程中易產(chǎn)生較大的體積變化(260％)，導(dǎo)致活性物質(zhì)的粉化和容量的衰減，較差的循環(huán)性能限制了其在實(shí)

2、際生產(chǎn)中的應(yīng)用。本文以提高錫基合金負(fù)極材料的循環(huán)性能為目的，理論比容量為660 mAh/g的金屬銻(Sb)引入錫銅合金負(fù)極中，形成CuSnSb三元合金材料來緩解活性物質(zhì)的體積膨脹；此外，本文在集流體和活性物質(zhì)間加入具有較好電化學(xué)性能和機(jī)械性能的碳納米管與銅復(fù)合連接層以加強(qiáng)負(fù)極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴以銅片為集流體，采用復(fù)合電沉積的方式制備出Cu-CNTs鍍層，通過改變鍍銻時(shí)間改變了鍍層內(nèi)部的原子比，制備出四

3、種不同Sn/Sb原子比的Cu/Sn/Sb負(fù)極材料。并對(duì)樣品表面形貌與成分進(jìn)行了SEM和EDS測(cè)試分析，研究了鍍銻時(shí)間對(duì)負(fù)極材料表面形貌的影響。結(jié)果表明：碳納米管均勻分布于復(fù)合鍍層當(dāng)中；制備出的四種 Cu/Sn/Sb材料的Sn/Sb原子比分別為4:3、1:1、3:4和1:2，且隨著鍍銻時(shí)間增加，鍍層表面形貌發(fā)生明顯變化。⑵將制備的四種電極裝配成半電池，測(cè)試其電化學(xué)性能。對(duì) Sn/Sb原子比為4:3、1:1、3:4和1:2的 Cu/Sn/S

4、b負(fù)極材料進(jìn)行了恒流充放電測(cè)試、循環(huán)伏安測(cè)試及交流阻抗測(cè)試，研究Sn/Sb原子比對(duì)Cu/Sn/Sb負(fù)極材料的電化學(xué)性能影響。結(jié)果表明：經(jīng)過20次循環(huán)，Sn/Sb原子比為1:1的Cu/Sn/Sb負(fù)極材料容量一直最高；且在前10次循環(huán)，放電比容量保持在810 mAh/g以上；但存在循環(huán)穩(wěn)定性不佳的問題。⑶為了進(jìn)一步提高制備的Cu/Sn/Sb合金負(fù)極的循環(huán)性能與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，對(duì)Sn/Sb原子比為1:1的電極進(jìn)行了合金化熱處理。在200℃下，對(duì)C