三维集流体表面化学镀锡及锡基合金

admin · 发表于 2023-9-28 18:04:38

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雅宝题库解析：
目前商品化的锂离子电池负极主要采用石墨材料，由于石墨的理论嵌锂容量（372mAh/g）太低，制约了其在便携式电子设备、电动汽车（EV）、混合电动汽车（HEV）等领域的应用，因此急需探索具有高比能量密度的新型锂离子电池负极材料。金属锡的理论嵌锂容量高达994mAh/g，使锡及锡基复合材料成为最有前景的高能锂离子电池阳极材料之一。锡作为锂离子电池阳极材料在充放电过程中，由于发生锂锡合金化/去合金化反应，活性物质伴随较大体积变化，产生应力，导致活性物质粉化、脱落，降低了电池的循环性能。本文采用三维多孔泡沫铜作为集流体，化学镀锡及锡基合金，以抑制锡的体积变化，提高电极的循环性能，最终使电池的容量及循环性能均得到优化。采用二次电沉积法制备三维多孔泡沫铜基体，然后利用锡的碱性歧化反应机制在泡沫铜基材上化学沉积锡薄膜镀层。通过XRD，SEM等材料表征方法对镀层进行表征，同时研究各工艺参数对沉积过程的影响，并最终确定最优的碱性化学沉积实验条件；对得到的镀层进行高温真空热处理，以改善镀层的电化学性能。实验结果表明热处理可以在一定程度上提高电极的循环性能。以三维多孔泡沫铜作为基材，采用经过改进及优化的化学镀工艺，制备三维多孔锡锌镍合金镀层，XRD表征结果显示镀层中几乎没有金属间化合物相形成；能谱表征结果显示镀层锡锌镍的含量分别为61wt%，13wt%，26wt%；以铜箔为基材，镀层中锌的含量可以提高至25wt%。以三维多孔锡锌镍合金镀层作为阳极材料，对其进行真空热处理。研究发现，经过热处理后，电极的循环性能得到很大提高：充放电循环15周，脱锂容量由最初的大约100mAh/g提高至530mAh/g以上。

三维集流体表面化学镀锡及锡基合金

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