Sn—Al合金作为锂电池负极材料的掺Ni改性研究

采用磁控溅射的方法,制备了SnAl／Ni双层结构薄膜负极材料,通过XRD检测样品的物相结构,并通过组装半电池测试材料的循环稳定性。XRD结果表明：制备所得的双层结构薄膜样品主要为Ni3Sn2与CuSn的固溶相,不同溅射功率下样品的结晶化程度也不一样。循环性能测试结果表明：Ni溅射功率为100W的样品50次循环后充放电比容量维持在500mAh／g左右,具有较好的循环性能。掺Ni后形成的Sn—NiAl负极材料的循环稳定性与结晶化程度有关,结晶化程度越差的样品,由于结晶的不规则性,引入更多的嵌锂间隙位置,便于锂离子的进出,获得越好的循环性能。其次对于Sn—Ni—A1负极．多个二元相固溶时,由于非活性物质对循环时的体积变化具有一定的缓解作用,多个二元相作用叠加,导致循环稳定性优于三元合金相。在合成多元合金负极时,非晶化及多个二元相的固溶都是有利于循环稳定性提高的方法之一。本文为Sn基合金负极的改性研究提供了一个新的手段。     

溅射时间对Sn薄膜负极材料循环性能的影响

采用射频磁控溅射法在Cu箔基片上分别溅射5min、15min和25 min,制备了3种锂离子电池用Sn薄膜负极材料。通过XRD、SEM、ICP、恒电流充放电等方法对3种薄膜材料的结构、形貌及循环性能进行了表征。结果表明,在相同溅射功率250 W的情况下,随着溅射时间的增加,薄膜晶化程度加剧,颗粒增大并呈球形化趋势。样品的首次库仑效率逐渐升高,首次嵌锂容量逐渐降低。当溅射时间为15 min时,样品的循环性能优于其它两个样品,首次放电（嵌锂）比容量为710 mAh/g,30次循环后容量保持在650 mAh/g。     

溅射功率对Sn薄膜负极材料循环性能的影响

采用磁控溅射法分别在150、250、400 W功率下制备了3种锂离子电池用Sn薄膜负极材料.通过X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、恒电流充放电对3种薄膜材料的结构、形貌及循环性能进行了表征.实验结果表明,随着溅射功率增加,薄膜的非晶成分减少,晶化加剧,颗粒粗化.在相同溅射时间20 min的情况下.当溅射功率为250 W时,获得的Sn薄膜电极具有最好的循环性能,首次嵌锂容量为653.8 mAh/g,30次循环后容量维持在515mAh/g.容量保持率达79%.     

溅射功率对Sb薄膜负极材料循环性能的影响

采用射频磁控溅射法分别在100、200、300 W和400 W功率下制备了4种锂离子电池用Sb薄膜负极材料.通过X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、电感耦合等离子体光谱分析法(ICP)、恒电流充放电对4种薄膜材料的结构、形貌及循环性能等进行了表征.实验结果表明,随着溅射功率增加,Sb薄膜晶化程度加剧,结晶趋于完整,颗粒粗化.在相同溅射时间30 min的情况下,当功率为300 W时,获得的Sb薄膜电极具有最好的循环性能,首次嵌锂比容量达640 mAh/g,20次循环后比容量维持在323 mAh/g,容量保持率为51%.     

锂离子电池Cu6Sn5负极的研究进展

综述了锂离子电池Cu6Sn5合金的研究进展。介绍了锡铜合金体系作为锂离子电池负极的优势,并指出其循环性能对比石墨负极仍然不够理想。对此,还概述了目前国内外改进锡铜合金材料循环性能的方法,主要包括实现纳米化、薄膜化以及多孔结构。     

锂离子电池锡-碳复合负极材料的研究进展

合金材料具有高容量、高密度的优势,有望成为新一代高容量锂离子电池的负极材料.合金材料在锂化过程中产生较大的体积膨胀,易开裂粉化,活性物质内部丧失电接触,电极容量衰减迅速.米复合结构是提高合金负极材料循环稳定性的有效途径.述了锂离子电池Sn基合金-碳复合负极材料的研究进展,指出纳米合金-碳复合结构是提高Sn基合金负极循环性能的有效手段.     

溅射时间对Sb薄膜负极材料循环性能的影响

采用射频磁控溅射法在300W功率下分别镀膜15、30、45min,制备了三种锂离子电池用Sb薄膜负极材料。通过XRD、SEM、ICP、恒电流充放电对三种薄膜材料的结构、形貌及循环性能等进行了表征。实验结果表明,当溅射时间为30min时,Sb薄膜电极具有最好的循环性能,首次嵌锂容量高达640mAh/g,20次循环后容量维持在323mAh/g,容量保持率为51%。     

电沉积锡锑合金负极的制备及电化学性能

为了改善锂离子电池用Sn-Sb合金负极的循环稳定性并提高其首次库仑效率,采用电化学共沉积法在Cu集流体上制备了锂离子电池用Sn-Sb合金薄膜负极材料.通过能量散射光谱(EDS)、X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)及恒电流充放电实验,研究了电流密度和电沉积时间对Sn-Sb合金相组分、结构、颗粒形貌和电化学性能的影响.电化学测试表明:在电流密度为5 mA/cm2,沉积时间为30 min时,得到的产物中金属间化合物(Sn-Sb相)的含量最高,所制备电极的电化学性能较好.     

分步电沉积法制备Cu-Sn-Sb合金负极材料

为了提高锂离子电池用Cu-Sn-Sb合金负极材料的循环稳定性,采用分步电沉积的方式通过控制镀锑时间在铜集流体上制备了四种不同锡锑原子比的叠层Cu-Sn-Sb合金负极材料,采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、能量散射光谱(EDS)以及充放电测试等手段对其结构、形貌和性能进行表征。结果表明:采用不同镀锑时间制备的电极材料形貌有明显差别;Sn/Sb原子比为1∶1的电极材料电化学性能较好。经200℃、12 h的热处理后,电极材料的循环稳定性得到改善,经40次循环后,放电比容量保持为330.9 m Ah/g,其电化学性能明显增强。     

锡镍合金的制备及电化学性能

作为锂离子电池用非碳类负极材料,合金或金属间化合物备受关注.合金材料在循环过程中的体积变化是一个致命缺点.从抑制体积变化的角度出发,根据"Buffer Matrix"的概念,将活性相植入到非活性相载体中.镍作为非活性相,锡作为活性相,用不同的方法制备了非晶态锡镍合金和晶态锡镍合金(Ni3Sn),研究了其形貌特征、晶体结构及电化学性能.在高温下用氢气还原的Ni3Sn具有稳定的晶体结构、较高的比容量(300mAh/g)和优良的循环性能.     

氮化锡负极薄膜的制备与性能研究

氮化锡是一种新型薄膜锂电池负极材料,采用射频反应磁控溅射法制备氮化锡负极薄膜,系统研究了反应溅射功率和气流比对氮化锡薄膜结构的影响,并对其充放电性能进行了研究.实验结果表明,在溅射功率75 W,N2/(N2 Ar)流量比0.5的条件下所制备氮化锡薄膜结晶度较好,表面致密具有良好的电性能,首次充放电效率超过60%,50次循环后放电比容量仍保持250 mAh/g.     

锂离子电池负极材料Sn-Co合金的研究进展

从理论计算和实验研究两个方面综述了Sn—Co合金作为锂电池负极材料的发展现状。在理论方面采用Material Studio4.1软件研究了Sn—Co合金各种稳定相结构的物理性质和电化学性质。在实验方面综合介绍并比较了电化学沉积、机械球磨、固相还原和溶剂热法等几种薄膜制备方法的优缺点。并指出了Sn-Co合金负极材料存在的问题及发展前景。     

Fe对Sn_xCo_y/C负极材料电性能的影响

采用固相烧结和球磨相结合的方法制备了锂离子电池负极复合材料SnxCoy/C和SnxCoyFe0.2/C(x:y分别取2:1、1:1、2:3),考察了Fe对SnxCoy/C复合材料结构和电化学性能的影响。XRD分析表明,对于未添加Fe的烧结样品,x:y=2:1体系由CoSn2、CoSn相和少量Sn单质组成;x:y=1:1体系由CoSn相组成;x:y=2:3体系由Co3Sn2相组成。添加Fe以后,在x:y=2:1和2:3体系的物相都未发生改变,而x:y=1:1体系有新相Co3Sn2生成。并且XRD计算还表明,Fe的添加有助于晶粒细化。另外,对所有烧结样品进行球磨会使晶粒进一步细化。电性能分析表明,对于未添加Fe的球磨样品,首次放电容量和首次充放电效率都随着Sn含量的增加而增加,而循环性能则随着Sn含量的增加而减小。添加Fe的球磨样品,与未添加Fe的样品相比,首次放电比容量、充放电效率和循环性能都增大,并且添加铁的球磨样品的首次放电容量和充放电效率随着Sn含量的增加而增加,Sn2CoFe0.2/C的首次放电比容量和充放电效率最大,分别为565mAh/g和86.7%;而循环性能随着Sn含量的增加而减小。其中Sn2Co3Fe0.2/C的循环性能最好,经过25次充放电后放电容量保持了首次放电容量的90.9%。     

磁控溅射制备免退火钴酸锂正极薄膜的研究

采用射频磁控溅射法制备钴酸锂正极薄膜,通过对溅射功率的研究,制备出不需要进行退火处理仍具有60μAh/(cm2·μm)的比容量的正极薄膜.采用×射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对钴酸锂薄膜的结构和形貌进行了研究,并分析了其对钴酸锂薄膜正极性能的影响.结果表明不同功率制备的钴酸锂薄膜具有不同的结晶取向和结晶度,其对正极薄膜的性能有具有决定性的影响,适合的功率下制备的钴酸锂薄膜在不退火处理的情况下仍具有较高的容量和较好的循环性能.同时研究了采用磁控溅射的铝薄膜作为集流体,代替铂或金等贵金属薄膜集流体,大幅减低了薄膜电池正极的制备成本.     

碳改性SnSbCu_(0.5)/M-MCMB/C负极材料

对中间相炭微球(MCMB)进行改性,以改性MCMB(M-MCMB)为基体、柠檬酸为碳源,由化学还原法、球磨法及热裂解工艺制得Sn Sb Cu0.5/M-MCMB/C复合材料。用XRD、SEM及恒流充放电等方法研究样品、纯Sn Sb Cu0.5合金和Sn Sb Cu0.5/M-MCMB负极材料。Sn Sb Cu0.5/M-MCMB/C复合材料可缓解纯Sn Sb Cu0.5合金的体积膨胀效应,提高循环稳定性。以100 m A/g在0.01~2.00 V循环,首次放电比容量为648.51 m Ah/g,库仑效率为74.55%,第80次循环的容量保持率为80.26%。     

SnSb复合负极材料的合成和电化学性能

采用液相化学还原法,制备了锂离子电池用SnSb复合负极材料。通过SEM、XRD和恒流充放电实验,研究了反应溶液浓度对SnSb合金相组成、颗粒形貌和电化学性能的影响;研究了粘结剂PVDF含量对电极循环稳定性的影响。在氯化物和还原剂NaBH4浓度分别为0.04 mol/L和0.10 mol/L时,得到的产物中金属间化合物(SnSb相)的含量最高,制备的电极循环性能也相对较好;当PVDF的含量为10%(质量比)时,制备的电极在200 mA/g的电流下循环稳定性较好。     

Sn-Ni合金的电化学沉积法制备与性能

利用直流电沉积法在铜箔上沉积了锂离子电池负极材料Sn-Ni合金,并对其结构和电化学性能进行了表征和分析。所得Sn-Ni合金材料的粒径在1～2mm之间,主要成分为Ni3Sn2和Sn。将电沉积有Sn-Ni合金的铜箔经过干燥、压片后直接作为锂离子电池负极,其首次可逆比容量达到516mAh/g,首次库仑转换效率在75%。而传统涂浆法制备的Sn-Ni合金电极,首次可逆比容量为416mAh/g,首次库仑转换效率仅为27.5%。与传统涂浆工艺相比,直流电沉积法直接获得的Sn-Ni合金负极首次循环的可逆容量、库仑效率都有明显优势,但循环性仍有待于进一步提高。     

氢气泡模板法电沉积La-Ni合金薄膜电极

在强阴极极化下,以析出的氢气泡为模板,电沉积制备了La-Ni贮氢合金薄膜电极。采用扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射仪(XRD)对合金薄膜电极的表面形态和结构进行了表征;以循环伏安、恒电流充放电实验考察了合金薄膜电极的电化学行为。结果表明,合金薄膜电极含La Ni5相,电化学吸放氢性能好,最高电化学放电比容量达286 m Ah/g,无需活化过程,首次充放电即可达到最高放电容量,作为氢镍电池的负极,在1.2 V附近有一个平稳的放电平台。     

无钴AB5型MlNi4.45-xMn0.040Al0.15Snx电极合金

对无钻AB5型MlNi4.45-xMn0.040Al0.15Snx电极合金相结构和电化学性能进行了研究.XRD分析结果表明:当Sn含量x≥0.3时,合金中除了LaNi5主相外,还存在LaNiSn等第二相,且第二相析出总量随着Sn含量的增大而增加;电化学性能测试结果表明:随着Sn含量的增加,合金的电化学充放电循环稳定性得到改善,但是对合金的放电容量和大电流放电性能有不利的影响;综合比较看,Sn含量x=0.3时合金的电化学性能最好,最大放电容量Cmax=295.0mAh/g,活化次数为2次充放电循环,300次循环后的容量保持率为70.45%,高倍率放电性能HRD900=55.18%.     

高倍率放电型贮氢合金的研制

研制了 5个LaNi5型贮氢合金样品 ,分别对 5种合金样品电极的电化学容量、高倍率充放电和宽温度范围内充放电性能、循环稳定性及其相结构进行了测试和分析。结果表明 :Sn及Si的搀杂增加了合金的非化学计量比 ,增强了合金的循环稳定性并改善了合金的高倍率充放电性能 ;合金样 (Ml0 .90 Nd0 .10 )Ni3 .60 Co0 .50 Mn0 .40 Al0 .18Si0 .42 的容量较高。 5C充电效率大于 95 % ,5C放电效率大于 90 % ,40 0次充放循环后容量保持率大于 70 % ;所设计合金晶型均为CaCu5相 ,充放电循环后合金主相仍是CaCu5相 ,同时发生氧化和粉化现象。