鋰離子電池負(fù)極材料Sn基合金的制備與研究.pdf

1、便攜式電子設(shè)備的發(fā)展和信息化技術(shù)的需求對(duì)鋰離子電池提出了更高的要求，目前鋰離子電池商品化的負(fù)極材料主要是碳材料，其理論比容量較低，因而迫切需要研究新型鋰離子電池負(fù)極材料，其中錫與錫合金是很有希望取代碳負(fù)極材料的備選材料之一。本文首先綜述了鋰離子電池負(fù)極材料的研究現(xiàn)狀，并對(duì)錫基合金的研究作了重點(diǎn)介紹，對(duì)錫銅合金、錫鈷合金以及錫鈷合金/碳復(fù)合材料電極的制備、表征和電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。
　　使用了燒結(jié)法制備了多孔結(jié)構(gòu)Sn-Cu合金電極

2、，通過充放電實(shí)驗(yàn)和循環(huán)伏安實(shí)驗(yàn)測試了合金電極的電化學(xué)性能。并對(duì)制備合金材料過程中所添加物質(zhì)的種類和比例、燒結(jié)時(shí)間等工藝參數(shù)對(duì)合金的性能的影響進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)添加堿式碳酸銅，并且增大添加比例以及延長燒結(jié)時(shí)間對(duì)電極材料的循環(huán)壽命有利，但是不能根本解決容量衰減的問題。
　　為了緩解錫合金在循環(huán)過程中的體積膨脹，使用熱處理的方法制備了殼層結(jié)構(gòu)的Sn-Cu合金材料。通過掃描電鏡(SEM)測試觀察合金的表面形貌；通過表面能譜(ED)分析測試得

3、到了電極材料的成份；通過充放電實(shí)驗(yàn)和循環(huán)伏安實(shí)驗(yàn)測試了合金電極的電化學(xué)性能，并對(duì)其嵌鋰機(jī)理進(jìn)行分析。對(duì)制備合金材料的燒結(jié)溫度和時(shí)間等工藝參數(shù)對(duì)合金的性能的影響進(jìn)行了分析。
　　采用化學(xué)還原法制備了Sn-Co合金材料，獲得了較高的容量，以及初期的良好的循環(huán)性能，容量在25次循環(huán)以內(nèi)保持在600mAh·g-1以上。熱處理后由于改善了合金顆粒內(nèi)部晶粒間，以及合金材料與基體間的電接觸，循環(huán)性能明顯提高。220℃10h熱處理后的電極,經(jīng)過5

4、0次循環(huán)后仍有594mAh·g-1的容量，容量保持率高達(dá)85％。同時(shí)采用機(jī)械合金法制備了Sn-Co合金材料，通過充放電實(shí)驗(yàn)和循環(huán)伏安實(shí)驗(yàn)測試了合金電極的電化學(xué)性能。
　　由于實(shí)驗(yàn)中所獲得的合金材料仍然存在容量衰減的問題，所以對(duì)Sn-Co合金材料進(jìn)行包覆碳材料的處理，期望在合金表面形成一層密閉的碳?xì)?，以緩解充放電過程中合金材料的體積膨脹問題，并防止后期循環(huán)中新的SEI(solid electrolyte interphase)膜的形