亚微米Li_4Ti_5O_(12)材料的电化学性能研究

应用改进固相合成法制备亚微米Li4Ti5O12锂离子电池材料.X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和激光粒度分析分别显示:物相单一且粒度均匀,D50为0.886μm,属于亚微米级材料.合适的粒度和分布使得该材料展示出优良的电化学性能,以其装配的半电池中,0.1C首次放电容量为165 mAh/g,5C时放电容量可达107 mAh/g,10C时仍可达到54 mAh/g.     

锂离子电池用“三明治”型Si/Fe/Si薄膜负极材料的制备及其性能

采用磁控溅射法在铜箔集流体上沉积得到了具有“三明治”结构的Si/Fe/Si薄膜. 高分辨率透射电镜(HRTEM)和选区电子衍射(SAED)分析表明, 该薄膜为非晶态. 扫描电镜(SEM)和能量散射X射线能谱(EDXS)结果表明, 该薄膜循环前总厚度为3.2 μm, 循环200 周后体积膨胀率为265%. 在1.5-0.005 V(vs Li+/Li)和0.1 mA·cm-2条件下, 该薄膜电极首次吸锂量为1.85 mAh·cm-2, 70周后放锂量达最大值0.84 mAh·cm-2, 200周后放锂量仍维持在0.55 mAh·cm-2, 为最高放锂量的66%. 惰性材料铁的加入一方面提高了薄膜的导电性和电极的面积比容量, 有效抑制了电压滞后效应; 另一方面有效抑制了活性物质硅的体积膨胀, 保持了薄膜较好的循环充、放电性能.     

锂离子电池用非晶态Si/Al/Si薄膜负极材料

采用磁控溅射法在铜箔集流体上沉积了具有“三明治”结构的Si/Al/Si三层薄膜. 高分辨率透射电镜(HRTEM)和选区电子衍射(SAED)分析结果表明, 该薄膜为非晶态. 扫描电镜(SEM)和能量散射X射线能谱(EDS)结果表明, 该薄膜总厚度约为4.0 μm, 循环100周后体积膨胀率为225％. 在1.5~0.005 V(vs. Li+/Li)和0.1 mA/cm2条件下, 该薄膜电极前5周衰减较快, 而后趋于平缓. 首次放锂量为0.88 mA·h/cm2, 循环5周后, 放锂量为0.71 mA·h/cm2, 100周后的放锂量仍能保持在0.61 mA·h/cm2. 研究结果表明, Al的加入有效地抑制了Si膜的体积膨胀, 使之具有良好的循环寿命. 交流阻抗结果表明, 随着循环次数的增加, 极化电阻首先从46.9 Ω·cm2(第1周)降低到36.2 Ω·cm2(第50周), 而后又升高到47.3 Ω·cm2(第100周). Al的加入提高了Si膜的导电性, 有效地降低了其极化电阻, 改善了Si膜的电压滞后现象.     

锂离子电池用非晶硅薄膜负极材料的研究

采用磁控溅射法在铜箔集流体上沉积得到了厚度约2 μm的非晶硅薄膜。X-射线衍射(XRD)、高分辨率透射电镜(HRTEM)和选区电子衍射(SAED)分析表明，该薄膜为非晶态。扫描电镜(SEM)结果表明，该硅电极在电化学吸、放锂循环后体积膨胀率为300%，但电池依然保持良好的循环寿命。在1.5～0.005 V (vs Li⁺/Li)和0.1 mA·cm^-2条件下，该薄膜电极循环100 次后容量仍能保持在0.47 mAh·cm^-2以上，为初始容量的84%。每周容量衰减率仅为初周的0.16%。HRTEM和SAED结果表明，该薄膜在电化学吸、放锂循环后仍为非晶态，这可能是其具有良好电化学循环寿命的主要原因。