硅负极材料,日本

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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划硅负极材料,日本　　新型硅负极材料在锂离子电池中的应用研究　　吴孟涛　　天津巴莫科技股份有限公司　　当今社会便携式可移动电子设备的高速发展极大的刺激了市场对重量轻体积小容量和能量密度更高的锂离子电池的需求。目前商业化锂离子电池都是以碳基材料作为负极的，但由于石墨负极的可逆容量只有372mAh/g(LiC6)，严重限制了未来锂离子电池的发展，所以研发下一代锂离子电池负极材料成为新的热点。人们发现在Li22Si5中硅的恒流

2、理论容量达到了4200mAh/g，是极具开发潜力的锂离子负极材料。但这种材料的缺点也很突出：在嵌锂和脱锂过程中材料体积会发生膨胀，微观结构发生改变而导致在嵌锂脱嵌过程中电极的断裂和损耗[1]。虽然不少文献提出了很多改进方法但由于制备出的硅薄膜材料厚度较薄，不适宜商业化生产。为了使硅负极可以应用于实际生产，我公司以无定形硅薄膜溅射在铜箔上成功制备出了厚度大于1μ的硅薄膜负极材料并与市场上的LiCoO2制成电池进行了一系列循环和倍率性能测试。　　1实验：目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可

3、提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　硅薄膜是以物理溅射的方法在表面粗糙的铜箔上的[2]。表面形貌分析应用的是HRTEM(FEITecnai20).制备出的硅薄膜材料在80℃下真空干燥24h，与市场上销售的LiCoO2在手套箱中组成2025扣式全电池。电解液为1MLiPF6/EC+DMC(体积比1：1)；隔膜使用的是Celgard-2300。所有倍率试验和循环性能试验都是在电脑控制的25±1℃恒温系统中进行

4、的。　　2结果与讨论：　　图1是循环前硅薄膜材料的HRTEM图和SAED图，从图中可以清楚看出涂在铜箔上的硅薄膜是无定形状态的。　　图1硅薄膜材料的HRTEM图和SAED图　　图2是反应前硅薄膜材料的SEM图，从图中可以看到膜是表面粗糙而有序的，厚度达到了2μ左右。　　Si　　Cu　　图2是硅薄膜材料的SEM图　　图3是以电流密度在电压下的循环性能和效率图。在前80周循环中容　　2　　量有一个明显的升高过程，而80周循环后脱锂容量达到了最高值/cm(约1160mAh/g)　　2目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到

5、安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　比初始脱锂容量高了近28％。在300周循环后仍有/cm，平均每周循环衰减率小于％。我们认为首循环效率较低是由于硅薄膜表面形成SEI膜过程中电解液发生分解所引起的。从第二周循环开始效率逐步上升，10周后效率已经接近100％。　　Efficiency(%)　　Capacity(mAh/cm)　　2　　图3电流密度下硅薄膜电池的循环性能和效率图　　

6、图4是300周循环后硅薄膜的SEM图，从中可以看到循环后膜变得较松散，表面粗糙、不规则，厚度增至6μ左右，体积膨胀了近300％。　　Si　　Cu　　图4循环后硅薄膜的SEM图　　图5为300周循环后硅薄膜的HRTEM图，从中可以看到硅薄膜在循环后仍保持了无定形态，可以推测在每次循环锂脱嵌后硅薄膜都是无定形态的。我们相信这种每次脱锂后的无定形态是提高材料循环寿命的关键因素。　　图5循环后硅薄膜的HRTEM图和SAED图　　为了进一步说明硅薄膜材料实际应用的可能性，我们进行了高倍率放电性能的测试。　　图目的-通过该培训员工可对保安行

7、业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　6是在循环80周后不同倍率下电池的循环性能。的容量为/cm，随着电流密度增大，1C,5C,10C,20C时容量降低为mAh/cm2,mAh/cm2,mAh/cm2,mAh/cm2分别是时容量的93%,89%,73%和46%，至30C时容量减　　22　　少为/cm，保持了时容量的25％。当电流回到时容量恢复为/cm，并在接

8、下来的循环中容量保持了平稳的趋势，从图中还可以看出，即使在高倍率下，循环容量没有发生明显衰减，说明材料在较高电流密度此下还具有良好的循环寿命。　　2　　Capacity(mAh/cm)　　　　　　CycleNumber(n)　　图6硅薄膜材料电池倍率性能图　　从