鋰離子電池硅基薄膜負極材料的制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、隨著能源與環(huán)境問題的日趨嚴峻，如何發(fā)展低碳技術(shù)成為當(dāng)今科學(xué)研究一大挑戰(zhàn)。鋰離子電池作為有可能取代石油的新能源，其研發(fā)起著舉足輕重的作用。其中，鋰離子電池硅基合金負極材料由于具有較高的容量而受到研究者的矚目。本論文主要采用磁控濺射法制備了一系列的純Si薄膜、Si/Al復(fù)合薄膜以及Si/C復(fù)合薄膜，并對薄膜電極改性處理，測試了薄膜電極作為鋰離子電池負極材料的電化學(xué)性能，初步探討了其充放電機理，對比不同系列薄膜的性能特點。主要結(jié)論如下:

2、>　　(1)純Si薄膜作為鋰離子電池負極材料，其充電比容量以及循環(huán)性能都隨濺射時間的增加而增加。如，綜合性能較好的樣品Si50其首周放電容量與充電容量分別為0.604mAh/cm2，0.136 mAh/cm2。此外，還對比了不同的銅箔基底對薄膜電化學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)對于純Si薄膜，在光滑的銅箔基底濺射Si薄膜的電化學(xué)比在粗糙的銅箔基底要好，可能由于Si濺射時間短，薄膜較薄，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定所致。
　　(2) Si/Al復(fù)合薄膜表面粗糙不

3、平，三層結(jié)構(gòu)十分明顯，且隨著Si沉積時間的增加，復(fù)合薄膜首周放電比容量增加，且首周不可逆容量損失增加，而可逆容量則有所降低;循環(huán)性能也得到不同程度改善。其中，樣品Si20-Al5-Si20的首周不可逆容量損失最小，僅為3.2％，20周循環(huán)后容量仍保持在0.028 mAh/cm2，表現(xiàn)出較好的綜合性能。與純Si薄膜相比，Si/Al復(fù)合薄膜的性能有明顯提高，Al的加入減小了純Si薄膜的首周不可逆容量損失，改善了其循環(huán)性能。此外，熱處理并未改