含硼體系薄膜的制備及其儲(chǔ)鋰性能研究.pdf

1、鋰離子電池因具有高容量、高電壓、大功率、輕質(zhì)量、綠色安全環(huán)保等系列優(yōu)點(diǎn)已成為當(dāng)前二次電池中的主導(dǎo)品種，廣泛應(yīng)用于電子通訊、信息科技及交通工具等領(lǐng)域。而隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，各指標(biāo)需求進(jìn)行著快速升級(jí)，使得對(duì)鋰電池性能的要求日益嚴(yán)苛。也因此引導(dǎo)了全球范圍內(nèi)的機(jī)構(gòu)針對(duì)鋰離子電池各個(gè)組件開展了海量的創(chuàng)新開發(fā)和改性研究。其中負(fù)極材料作為鋰離子電池最重要的組成部分，研究至今已形成了多種多樣的分支體系，且仍處在不斷豐富的過程當(dāng)中。非金屬單質(zhì)及其氧化物就

2、是其中之一。
　　通過文獻(xiàn)調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)諸如碳(C)、硅(Si)、硫(S)等體系都已有比較詳實(shí)的研究。唯獨(dú)硼(B)及其氧化物(B2O3)由于其體狀材料的導(dǎo)電性非常差而鮮有小組將其作為主體對(duì)象來研究;更多的是作為添加組分以改善其他電極材料的性能。鑒于我們組內(nèi)多有成果報(bào)導(dǎo)很多電化學(xué)惰性的材料在被制成薄膜結(jié)構(gòu)后電化學(xué)性能大幅改善，這也啟發(fā)了我們?nèi)ブ匦聦徱旴2O3和B在薄膜結(jié)構(gòu)下的電化學(xué)特征。
　　本文通過激光脈沖沉積法(PLD)成

3、功制備了氧化硼(B2O3)和硼(B)的納米薄膜，并通過結(jié)構(gòu)表征和電化學(xué)測(cè)試對(duì)其晶體結(jié)構(gòu)類型和電化學(xué)性能做了研究，探討了其作為鋰離子電池負(fù)極材料的可能。
　　通篇內(nèi)容主要包括如下兩個(gè)部分:
　　1.PLD法成功制備無定形B2O3薄膜。阻抗譜圖顯示其電阻率較體材料大大降低，是其電化學(xué)性能活化的主因。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果顯示了較好的可逆容量和倍率性能。后通過XPS和拉曼光譜表征，對(duì)充放電過程中的電化學(xué)原理給予揭示。
　　2.PLD

4、法成功制備B單質(zhì)薄膜。通過結(jié)構(gòu)表征認(rèn)證為B50四方晶系結(jié)構(gòu)。電化學(xué)測(cè)量結(jié)果顯示了比容量較為顯著的溫度特性和薄膜本身不同于體材料的較低電阻率，并通過理論計(jì)算模擬給出了較為滿意的解釋。同時(shí)利用分階段結(jié)構(gòu)跟蹤表征和XPS測(cè)量等手段對(duì)B50的鋰電反應(yīng)機(jī)制做了解析。
　　以上兩種物質(zhì)本身具備較好的電化學(xué)性能，是一類值得期待的鋰電負(fù)極材料。而本文通過對(duì)上述材料的研究對(duì)探索新型鋰離子電池負(fù)極材料的設(shè)計(jì)、薄膜電池負(fù)極材料物化特性及其改進(jìn)方法都有一