以多孔铜为集流体制备Cu6Sn5合金负极及其性能

以氢气泡为动力学模板电沉积获得多孔铜, 并通过热处理增强其结构稳定性. 进一步将多孔铜作为基底通过电沉积制备Cu-Sn合金负极. XRD结果给出其组成为Cu6Sn5合金, 扫描电子显微镜(SEM)观察到Cu6Sn5合金电极为三维(3D)多孔结构. 充放电结果指出, Cu6Sn5合金电极具有较好的充放电性能, 其首次放电(嵌锂)和充电(脱锂)容量分别为735和571 mAh·g-1, 并且具有较好的容量保持率. 运用电化学阻抗谱研究了Cu6Sn5合金电极在商业电解液中的界面特性.     

以多孔铜为集流体制备Cu6Sn5合金负极及其性能

以氢气泡为动力学模板电沉积获得多孔铜,并通过热处理增强其结构稳定性.进一步将多孔铜作为基底通过电沉积制备Cu-Sn合金负极.XRD结果给出其组成为Cu6Sn5合金,扫描电子显微镜(SEM)观察到Cu6Sn5合金电极为三维(3D)多孔结构.充放电结果指出,Cu6Sn5合金电极具有较好的充放电性能,其首次放电(嵌锂)和充电(脱锂)容量分别为735和571 mAh·g-1,并且具有较好的容量保持率.运用电化学阻抗谱研究了Cu6Sn5合金电极在商业电解液中的界面特性.     

锂离子电池三维多孔Cu6Sn5合金负极材料的制备及其性能

以三维多孔泡沫铜为基底, 通过直接电沉积的方法制备锂离子电池Cu6Sn5合金负极材料. 发现合金表面大量的微孔和“小岛”不仅增大电极的表面积, 而且显著缓解充放电过程中的体积变化. 测得三维多孔Cu6Sn5合金的初始放电(嵌锂)容量为620 mAh·g-1, 充电(脱锂)容量为560 mAh·g-1, 库仑效率达到90.3%, 具有较好的循环性能. 扫描电子显微镜(SEM)结果显示, 在泡沫铜基底上制备的Cu6Sn5合金电极具有比通常的铜片基底更好的结构稳定性, 经过50 周充放电循环后无明显的脱落现象.     

三维多孔Sn-Co合金负极制备及其电化学性能研究

采用化学镀方法制备三维多孔铜.以其作为集流体,借助电沉积制备三维多孔Sn-Co合金电极.X-射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)分析表明,以多孔铜为集流体制备的SnCo合金电极主要存在CoSn2相和纯Sn相,为三维多孔结构.充放电结果显示,三维结构SnCo合金电极比平面铜集流体上镀得的SnCo合金电极表现出更优越的充放电性能.前者的首次放电(嵌锂)容量为636.3mAh/g,充电(脱锂)容量为528.7mAh/g,首次库仑效率为83.1%,70周后容量为529.5mAh·g-1,保持率为82.6%.此外,还应用电化学阻抗初步研究了三维Sn-Co合金电极在充放电过程发生的嵌脱锂过程.     

电化学阻抗谱法研究Cu_6Sn_5合金负极相变过程

以粗糙铜箔为基底,采用一步电沉积法获得Cu-Sn合金,X射线衍射(XRD)测试结果显示其主要为Cu6Sn5合金相.扫描电子显微镜(SEM)测试结果表明该合金表面由大量"小岛"组成,且每个"小岛"上存在大量纳米合金粒子.充放电测试结果表明,以该合金为锂离子电池负极,其初始放电(嵌锂)和充电(脱锂)容量分别为461和405 mAh·g-1.电化学阻抗谱测试结果显示,Cu6Sn5合金电极在阴极极化过程中分别出现了代表固体电解质界面膜(SEI膜)阻抗、电荷传递阻抗和相变阻抗的圆弧,并详细分析了它们的变化规律.     

锂离子电池的合金电极材料的失效研究

采用电镀技术在铜箔上电镀金属锡, 并对其充放电过程中的厚度和结构的变化进行了观察和分析. 锡电极经过热处理后, 活性物质锡与基体铜相互扩散生成中间合金Cu6Sn5. 在合金电极嵌锂过程中, 由于有机电解液的分解, 形成了大量的锂氧化物, 这是合金电极体积膨胀的最主要的原因之一. 锂脱嵌后, 部分锂以Li2SnCu的形态保留在合金中, 造成了合金电极首次充放电的不可逆容量损失. 一些新型电解质的应用可能有助于降低合金电极材料体积的膨胀并提高其循环寿命.     

电化学阻抗谱法研究Cu6Sn5合金负极相变过程

以粗糙铜箔为基底, 采用一步电沉积法获得Cu-Sn合金, X射线衍射(XRD)测试结果显示其主要为Cu6Sn5合金相. 扫描电子显微镜(SEM)测试结果表明该合金表面由大量“小岛”组成, 且每个“小岛”上存在大量纳米合金粒子. 充放电测试结果表明, 以该合金为锂离子电池负极, 其初始放电(嵌锂)和充电(脱锂)容量分别为461和405 mAh•g－1. 电化学阻抗谱测试结果显示, Cu6Sn5合金电极在阴极极化过程中分别出现了代表固体电解质界面膜(SEI膜)阻抗、电荷传递阻抗和相变阻抗的圆弧, 并详细分析了它们的变化规律.     

三维多孔Sn-Zn合金电极助力Zn的均匀沉积/剥离

通过在化学镀构建的三维多孔铜上电沉积锡-锌(Sn-Zn)合金, 构筑了孔径为5 μm左右的三维多孔 Sn-Zn合金电极(3D Sn-Zn), 对其形貌、 结构和性能进行了表征和测定. 结果表明, 该电极拥有高稳定性和适宜孔径的三维多孔结构, 可降低局部电流密度, 提供均匀的电场分布, 缓解了由于锌的不均匀生长而造成的粗大枝晶; 合金镀层中的Sn元素不仅可以增大析氢过电位, 增强电极的防腐蚀性能, 还可降低锌的形核势垒, 为锌的沉积提供丰富的形核位点, 促进锌在电极表面的均匀沉积, 减少枝晶的形成. 采用3D Sn-Zn电极组装的对称电池, 在0.5 mA/cm² 下可稳定循环超过1200 h, 电压滞后仅为21.3 mV; 而采用锌片(2D Zn)组装的对称电池电压滞后达到了99.2 mV, 且在循环300 h后开始出现剧烈的电压波动. 使用3D Sn-Zn电极组装的全电池在 1.8 A/g电流密度下可稳定循环2000次.     

Sn/Cu电极电化学还原CO2的研究

采用电沉积法制备Sn/Cu电极,由SEM观察并研究了电沉积电流密度对电极形貌的影响.在碱性三电极体系中考察了Sn/Cu电极对析氢、CO2还原的影响.发现10 mA.cm-2和15 mA.cm-2电沉积电流密度下制得的电极活性较高,尤以15 mA.cm-2时电极性能更佳,并指出了电还原CO2关键材料的结构特性.     

从2AlCl3/Et3NHCl离子液体中电沉积制备Ni 和Ni-Al 合金

在含Ni2+的2AlCl3/Et3NHCl离子液体中的铜电极上通过恒电位电沉积制备出金属Ni和Ni-Al合金.采用循环伏安和计时电流方法,揭示铜电极上沉积金属Ni的成核机理,研究了电沉积Ni-Al合金的机理,以及恒电位沉积Ni-Al合金工艺条件对沉积Ni-Al合金表面形貌和电流效率的影响.结果表明:在铜电极上电沉积金属Ni的成核机理为受扩散控制的三维瞬时成核过程.在电量≥3.0 C时,电沉积Ni-Al合金的组成基本不再变化.Ni-Al合金的电沉积机理为,Ni的电沉积受扩散控制,同时进行Al的欠电位沉积,在Ni-Al合金电沉积过程中某些Ni-Al合金相的沉积可能受动力学限制而使Ni-Al合金的组成偏离热力学预测结果.在电沉积Ni-Al合金的沉积电流小且平稳,电沉积速率慢条件下,Ni-Al合金表面形貌致密均一,反之就会出现瘤节.电沉积Ni-Al合金的电流效率＞90％.电沉积物的组成接近于Ni3Al合金.     

Lithiation/delithiation performance of Sn–Co alloy anode using rough Cu foil as current collector

Sn–Co alloys were electrodeposited on the rough Cu foil and smooth Cu sheet, respectively. The capacity retention of the Sn–Co alloy electrode electrodeposited on the rough Cu foil in the 70th cycle was found to be 80.0% compared with the maximal capacity, which was much better than that of the Sn–Co alloy electrode on the smooth Cu sheet. The revolution of the surface morphology of the Sn–Co alloy electrode during cycling was investigated by scanning electron microscopy. The result indicated that the reversibility of the expansion and contraction of the Sn–Co alloy electrode on the rough Cu foil during charging/discharging assisted by the unique rough surface was one main reason of improving the cycleability. Solid electrolyte interphase (SEI) film was detected on the Sn–Co alloy electrode surface by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) during lithiation/delithiation, and the result demonstrated that the SEI film suffered breaking and repairing at different lithiation status. In addition, the unique phase transformation process for the Sn–Co alloy electrode during first lithiation was also investigated by EIS.     

Electrodeposition and electrochemical properties of novel ternary tin–cobalt–phosphorus alloy electrodes for lithium-ion batteries

Porous Sn–Co–P alloy with reticular structure were prepared by electroplating using copper foam as current collector. The structure and electrochemical performance of the electroplated porous Sn–Co–P alloy electrodes were investigated in detail. Experimental results illustrated that the porous Sn–Co–P alloy consists of mainly SnP_0.94 phase with a minor quantity of Sn and Co₃Sn₂. Galvanostatic charge–discharge tests of porous Sn–Co–P alloy electrodes confirmed its excellent performances: at 50th charge–discharge cycle, the discharge specific capacity is 503 mAh g^?1 and the columbic efficiency is as high as 99%. It has revealed that the porous and multi-phase composite structure of the alloy can restrain the pulverization of electrode in charge/discharge cycles, and accommodate partly the volume expansion and phase transition, resulting in good cycleability of the electrode.     

Sn-Al合金作为锂电池负极材料的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法计算了不同Al含量的固溶体Sn-Al合金的总能量与电子结构,得到Sn0.7Al0.3合金比例最适合用于锂离子电池Sn基合金材料,并对Sn0.7Al0.3合金嵌锂后的各种物理性质和电化学性质进行了理论计算,发现该固溶体合金相具有较稳定的电化学嵌锂电位和良好的充放电循环性能.同时采用磁控溅射制备了该合金薄膜材料,测试结果与理论计算具有较好的一致性.     

镧对Cu_6Sn_5长大驱动力及焊点可靠性的影响

在Sn60 Pb40钎料合金中加入微量稀土元素镧可以抑制表面组装焊点界面处Cu6 Sn5金属间化合物的生长 ,进而使焊点热疲劳寿命提高两倍。基于扩散动力学的热力学计算结果表明 ,添加微量稀土元素镧可降低Cu6 Sn5金属间化合物的长大驱动力 ,但存在一个镧的有效局部摩尔分数范围 ,0 18%是其极限值 ,0 0 8%是其最佳值。     

双金属(Sn/Ni)掺杂多孔硅微球的液相合成与电化学储锂性能

使用廉价的硅铝合金前驱体,通过简单的化学沉积方法制备了新型双金属(Sn/Ni)掺杂多孔硅微球(pSi@SnNi)。pSi@SnNi复合材料的三维多孔结构可以缓冲硅在锂化过程中的巨大体积膨胀,增加储锂活性位点。双金属(Sn/Ni)的掺杂可以提高硅的电子导电性,改进pSi的结构稳定性。由于其独特的组成和微观结构,具有适当Sn/Ni含量的pSi@SnNi复合材料显示了较大的可逆储锂容量(0.1 A·g^-1下为2 651.7 mAh·g^-1)、较高的电化学循环稳定性(1 A·g^-1下400次循环后为1 139 mAh·g^-1)和优异的倍率性能(2.5 A·g^-1下为1 235.8 mAh·g^-1)。