鋰離子電池硅—鈦薄膜負極材料的制備及電化學性能研究.pdf

1、隨著便攜電子設(shè)備的尖端發(fā)展與電動交通工具的逐步普及，鋰離子電池的發(fā)展面臨越來越高的挑戰(zhàn)。目前商業(yè)化的石墨負極材料因其較低的比容量(LiC6，372 mAh·g-1)、快速充電的安全隱患等問題，已無法滿足下一代的鋰離子電池對負極材料的需求。人們廣泛地研究各種新型鋰離子電池負極材料，包括合金材料、金屬氧化物、硫化物等其他材料。在合金材料中，硅負極材料以其高理論比容量（Li22Si5，4200mAh·g-1）、合適的嵌鋰電位(0.4 V vs

2、.Li/Li+)、安全性好、資源豐富、環(huán)境友好等優(yōu)勢而受到廣泛關(guān)注。但是，硅在鋰離子嵌/脫的過程中存在巨大的體積膨脹，引起電極材料與集流體失去電接觸，從而造成容量的迅速衰減。研究表明，通過納米化和復合化等手段，合成具有特殊形貌、導電性好、體積效應(yīng)小的納米硅及硅復合材料可以改善其循環(huán)性能及倍率性能。
　　 本文從薄膜化、復合化的思路入手，采用磁控濺射法制備了硅、硅-鈦復合薄膜，并研究其電化學性能，研究內(nèi)容及結(jié)果如下：⑴通過XRD、

3、Raman、SEM等方法表征硅薄膜的結(jié)構(gòu)及形貌，并考察基底（銅箔、泡沫銅）對于非晶硅薄膜電化學性能的影響。結(jié)果表明，多孔的泡沫銅基底可以增強活性物質(zhì)與集流體的結(jié)合，為硅的體積變化提供容納空間，提高硅薄膜的循環(huán)性能。⑵為了進一步改善硅薄膜的性能，采用分層濺射制備了“三明治”型Ti/Si/Ti復合薄膜。通過XRD、Raman、SEM、TEM、EDX、XPS等方法表征復合薄膜結(jié)構(gòu)、形貌及組成，并研究Ti/Si/Ti復合薄膜對硅薄膜電化學性能的