基于磁控溅射技术Sn基薄膜负极材料可控制备及电化学性能研究
发布时间：2021-01-03 03:40
锂离子电池凭借其高电位、无污染、高比容量等优点已经成为能源应用发展的热点。但是目前商业化的碳负极材料因为其较低的比容量制约了其进一步发展。Sn基负极材料理论质量比容量可达到997 mAh g-1,是传统碳负极材料的两倍,体积比容量高达7200mAh cm-3,具有良好的产业化前景,已成为当前新型锂离子电池负极材料的研发热点。本论文主要制备了如下四种复合薄膜材料,并对其性能进行了研究:（1）Sn-Cu复合薄膜。控制Sn靶材的溅射功率不变,不断调整Cu靶的功率。利用磁控溅射方法制备的薄膜,组分分布致密、均匀,无堆积团聚现象。探索发现,Sn靶40 W,Cu靶25 W为最佳的溅射功率。得到的薄膜材料在循环性能及倍率性能方面得到了改善。0.2C电流密度循环100周后,容量保持率为52.1%;在1 C时容量保持率可以达到82.8%,充电比容量为540 mAh g-1。这表明复合薄膜材料在大倍率电流密度充放电的情况下仍能有效地脱嵌Li+。（2）Sn-Ni复合薄膜。对制备的薄膜材料尽进行了一系列的测试表明,Ni的加...
【文章来源】：安庆师范大学安徽省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锂离子电池在社会生活中的应用大型化和微型化这两个方面是锂离子电池当前发展的主要趋势
电池的基础上发展形成了锂二次电池。但是锂二次电池的发展一因是：（1）循环稳定性差。由于金属锂表面较为粗糙，充电时积，产生锂枝晶，而锂枝晶容易折断成为“死锂”[5]，产生不可逆能较差；（2）安全性能差。隔膜很容易被形成的锂枝晶穿透，触，电池内部短路，有可能着火甚至爆炸，产生安全事故[7]。
图 1-3 锂离子电池充放电工作原理图3 锂离子电池电解质锂离子电池电解质一般需具有以下性能：优秀的电化学稳定性，较高的安全性，电压内不与正负极材料发生副反应，无毒无害，对环境无污染、不易燃、不易挥低，容易制备。电解液通常由锂盐（如 LiPF6）、有机溶剂（脂类、醚类、酚类）[12]以及功能添组成。电解液的主要作用是承载正、负极材料中的离子传导[13,14]。常见的锂离子解质可分为如下三类：固态电解质、液态电解质、固-液态复合电解质。有机液质发展时间长，如今市场上绝大部分锂离子电池采用的均为液态电解质体系，常 LiPF6的二元或三元碳酸酯溶液。但是它在使用中有漏液现象，溶剂毒性较大且存在一定的安全隐患。固态电解质体系安全性能好，不存在漏液的问题，但其机性能很差，离子迁移率很低，导致此体系锂离子电池性能不佳[15,10]。锂离子电池性能、安全性能等方面与电解质的性能紧密相关，系统研究电解质可以为锂离子生产提供基础，并产生积极的指导作用。研究者们一般通过以下三种方式来开发
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁控溅射Sn和CuS靶制备铜锡硫薄膜电池[J]. 徐信,王书荣,陆熠磊,杨帅,李耀斌,唐臻,杨洪斌. 发光学报. 2018(11)
[2]锂离子电池Ni包裹Sn负极材料的制备和性能研究[J]. 林信勇,李求忠. 宁德师范学院学报(自然科学版). 2018(01)
[3]锂离子电池用碳负极材料综述[J]. 戎泽,李子坤,杨书展,任建国,黄友元,岳敏. 广东化工. 2018(02)
[4]自支撑氮掺杂石墨烯纸柔性电极的制备及其储锂性能的研究[J]. 郭彬彬,文豪,康文彬,张楚虹. 材料导报. 2017(S1)
[5]直流脉冲磁控溅射铜膜的结构与性能研究[J]. 谈淑咏,张旭海,朱迪,陈健,蒋建清. 功能材料. 2017(02)
[6]锂离子电池硅基负极材料的研究进展[J]. 李瑞荣,王庆涛. 材料导报. 2014(09)
[7]锂离子电池Sn30Co30C40三元合金负极材料的制备与性能研究[J]. 刘欣,解晶莹,赵海雷,王可,汤卫平,潘延林,丰震河,吕鹏鹏. 化学学报. 2013(07)
[8]锂离子电池Sn基合金负极材料[J]. 褚道葆,李建,袁希梅,李自龙,魏旭,万勇. 化学进展. 2012(08)
[9]锂离子电池正极材料研究进展[J]. 李伟伟,姚路,陈改荣,席国喜. 电子元件与材料. 2012(03)
[10]锂离子电池锡基负极材料的改性研究进展[J]. 王文超,章亮亮,付延鲍,马晓华. 电源技术. 2012(02)
博士论文
[1]硒及层状金属硫化物与功能化碳复合材料的制备与储锂储钠性能研究[D]. 姜勇.山东大学 2017
[2]高性能锂离子电池用锡基、硅基负极材料研究[D]. 白雪君.东华大学 2016
[3]高容量锂离子电池负极材料的制备及性能研究[D]. 杜飞虎.上海交通大学 2015
[4]钠离子电池合金负极材料及其结构设计[D]. 吴琳.武汉大学 2015
[5]锂离子电池锡基负极材料制备及电化学性能研究[D]. 张建银.武汉大学 2014
[6]层状氧化物锂离子电池正极材料的制备及电化学性能研究[D]. 施少君.浙江大学 2014
[7]锂离子电池硅基复合负极材料的制备及电化学研究[D]. 高鹏飞.上海交通大学 2013
硕士论文
[1]聚阴离子型钛基电极材料的制备及电化学性能研究[D]. 李敏.湘潭大学 2018
[2]锂离子电池硅负极SEI膜化成工艺及荷电状态估计研究[D]. 杜强.中北大学 2018
[3]碘掺杂石墨烯的制备及储锂性能研究[D]. 陈杰.西南大学 2018
[4]激光烧结Si-Sn锂离子电池负极材料组织与性能[D]. 张方方.大连理工大学 2017
[5]高容量Sn-Cu、Sn-Ni锂离子电池负极材料的制备与性能研究[D]. 万艳玲.湘潭大学 2014
[6]电沉积制备锂离子电池Sn-Cu合金负极材料及电化学性能研究[D]. 蔡曼曼.广西大学 2014
[7]磁控溅射制备锡薄膜锂离子电池负极材料及其电化学性能研究[D]. 吴梦.苏州大学 2014
[8]锂离子电池Si-TiO2纳米复合负极材料的结构设计与优化[D]. 闫冬.河南大学 2014
[9]锂离子电池三元正极材料的合成与改性研究[D]. 王蒙蒙.中南大学 2014
[10]锂离子电池锡基合金薄膜负极的电化学制备及其性能研究[D]. 李鹏.湘潭大学 2014
本文编号：2954243
【文章来源】：安庆师范大学安徽省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锂离子电池在社会生活中的应用大型化和微型化这两个方面是锂离子电池当前发展的主要趋势
电池的基础上发展形成了锂二次电池。但是锂二次电池的发展一因是：（1）循环稳定性差。由于金属锂表面较为粗糙，充电时积，产生锂枝晶，而锂枝晶容易折断成为“死锂”[5]，产生不可逆能较差；（2）安全性能差。隔膜很容易被形成的锂枝晶穿透，触，电池内部短路，有可能着火甚至爆炸，产生安全事故[7]。
图 1-3 锂离子电池充放电工作原理图3 锂离子电池电解质锂离子电池电解质一般需具有以下性能：优秀的电化学稳定性，较高的安全性，电压内不与正负极材料发生副反应，无毒无害，对环境无污染、不易燃、不易挥低，容易制备。电解液通常由锂盐（如 LiPF6）、有机溶剂（脂类、醚类、酚类）[12]以及功能添组成。电解液的主要作用是承载正、负极材料中的离子传导[13,14]。常见的锂离子解质可分为如下三类：固态电解质、液态电解质、固-液态复合电解质。有机液质发展时间长，如今市场上绝大部分锂离子电池采用的均为液态电解质体系，常 LiPF6的二元或三元碳酸酯溶液。但是它在使用中有漏液现象，溶剂毒性较大且存在一定的安全隐患。固态电解质体系安全性能好，不存在漏液的问题，但其机性能很差，离子迁移率很低，导致此体系锂离子电池性能不佳[15,10]。锂离子电池性能、安全性能等方面与电解质的性能紧密相关，系统研究电解质可以为锂离子生产提供基础，并产生积极的指导作用。研究者们一般通过以下三种方式来开发
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁控溅射Sn和CuS靶制备铜锡硫薄膜电池[J]. 徐信,王书荣,陆熠磊,杨帅,李耀斌,唐臻,杨洪斌. 发光学报. 2018(11)
[2]锂离子电池Ni包裹Sn负极材料的制备和性能研究[J]. 林信勇,李求忠. 宁德师范学院学报(自然科学版). 2018(01)
[3]锂离子电池用碳负极材料综述[J]. 戎泽,李子坤,杨书展,任建国,黄友元,岳敏. 广东化工. 2018(02)
[4]自支撑氮掺杂石墨烯纸柔性电极的制备及其储锂性能的研究[J]. 郭彬彬,文豪,康文彬,张楚虹. 材料导报. 2017(S1)
[5]直流脉冲磁控溅射铜膜的结构与性能研究[J]. 谈淑咏,张旭海,朱迪,陈健,蒋建清. 功能材料. 2017(02)
[6]锂离子电池硅基负极材料的研究进展[J]. 李瑞荣,王庆涛. 材料导报. 2014(09)
[7]锂离子电池Sn30Co30C40三元合金负极材料的制备与性能研究[J]. 刘欣,解晶莹,赵海雷,王可,汤卫平,潘延林,丰震河,吕鹏鹏. 化学学报. 2013(07)
[8]锂离子电池Sn基合金负极材料[J]. 褚道葆,李建,袁希梅,李自龙,魏旭,万勇. 化学进展. 2012(08)
[9]锂离子电池正极材料研究进展[J]. 李伟伟,姚路,陈改荣,席国喜. 电子元件与材料. 2012(03)
[10]锂离子电池锡基负极材料的改性研究进展[J]. 王文超,章亮亮,付延鲍,马晓华. 电源技术. 2012(02)
博士论文
[1]硒及层状金属硫化物与功能化碳复合材料的制备与储锂储钠性能研究[D]. 姜勇.山东大学 2017
[2]高性能锂离子电池用锡基、硅基负极材料研究[D]. 白雪君.东华大学 2016
[3]高容量锂离子电池负极材料的制备及性能研究[D]. 杜飞虎.上海交通大学 2015
[4]钠离子电池合金负极材料及其结构设计[D]. 吴琳.武汉大学 2015
[5]锂离子电池锡基负极材料制备及电化学性能研究[D]. 张建银.武汉大学 2014
[6]层状氧化物锂离子电池正极材料的制备及电化学性能研究[D]. 施少君.浙江大学 2014
[7]锂离子电池硅基复合负极材料的制备及电化学研究[D]. 高鹏飞.上海交通大学 2013
硕士论文
[1]聚阴离子型钛基电极材料的制备及电化学性能研究[D]. 李敏.湘潭大学 2018
[2]锂离子电池硅负极SEI膜化成工艺及荷电状态估计研究[D]. 杜强.中北大学 2018
[3]碘掺杂石墨烯的制备及储锂性能研究[D]. 陈杰.西南大学 2018
[4]激光烧结Si-Sn锂离子电池负极材料组织与性能[D]. 张方方.大连理工大学 2017
[5]高容量Sn-Cu、Sn-Ni锂离子电池负极材料的制备与性能研究[D]. 万艳玲.湘潭大学 2014
[6]电沉积制备锂离子电池Sn-Cu合金负极材料及电化学性能研究[D]. 蔡曼曼.广西大学 2014
[7]磁控溅射制备锡薄膜锂离子电池负极材料及其电化学性能研究[D]. 吴梦.苏州大学 2014
[8]锂离子电池Si-TiO2纳米复合负极材料的结构设计与优化[D]. 闫冬.河南大学 2014
[9]锂离子电池三元正极材料的合成与改性研究[D]. 王蒙蒙.中南大学 2014
[10]锂离子电池锡基合金薄膜负极的电化学制备及其性能研究[D]. 李鹏.湘潭大学 2014
本文编号：2954243
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