高比能锂离子电池合金负极材料研究

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1、高比能二次锂离子电池合金负极材料的研究及其规模化制备(No.2006AA03Z231)赵海雷北京科技大学1不同二次电池的性能对比2Applicationinmicroelectronics3碳材料为目前锂离子电池常用的负极材料碳材料的理论比容量为372mAh/g目前碳负极材料的实际比容量已经非常接近其理论比容量需要寻找新的、可以替代碳材料的高容量锂离子电池负极材料Sn基合金材料引起了人们的极大关注它的理论比容量为：Li22Sn5:994mAh/g人们研究了许多Sn基合金体系,如:SnSb,SnCu,SnCo,SnV,SnFe,

2、etc.4阻碍Sn基合金商业化的原因电极大的体积膨胀采用纳米颗粒的合金粉体首次不可逆容量较高(低的首次库仑效率)Newidea具有纳/微复合结构和内微孔的颗粒SnCopowders5传统的合成方法从水溶液中的化学共沉淀粉末冶金电镀的方法机械合金化的方法这些合成方法要么工艺复杂，要么不适宜大规模生产6CarbothermalreductionSimple,cheapandmassproductionSnO2+2C=Sn+2CO(g)Sb2O3+3C=2Sb+3CO(g)CuO+C=Cu+CO(g)NiO+C=Ni+CO(g)Co

3、O+C=Co+CO(g)SynthesisofSn-basedAlloyCompositePowder7Thermodynamiccalculationforcarbothermalreductionofmetaloxides8FlowchartOxidesCarbonMixingFiringSievingTapecastingAssemblingcellXRDSEM,TEMBETCharge/dischargecyclingCyclicvoltammogramsACimpedance9Sn-Sbsystem850℃,2h85

4、0℃,6hTEMforsingleparticle10SEMmorphologiesofSnSballoypowders2h4h6h8h11Sn-SbsystemMarioWachtler,J.PowerSources105(2002):151-16012Sn-Sbsystem13Sn-Sbsystem体积比容量是碳负极的2倍。14Sn-Nisystem15Sn-NisystemZ.P.Guo,Z.W.Zhao,H.K.Liu,S.X.Dou,Carbon43(2005)1392CyclingperformanceofNiSn

5、2alloycompositeelectrodeatconstantcurrentdensityof100mAg-116Sn-Sb-Nisystem900℃,2hCyclingperformance17Sn-CosystemC.Mi,etal,J.InorganicChemistry,3(2003)283.800℃,2h18Sn-Cu-Cosystem19Sn-Cu-Cosystem20Sn-Co-C21Si-基负极材料的研究22Si-基负极材料的研究23致谢感谢国家“863”高技术发展计划对本项目的支持(No.2006AA0

6、3Z231).24ThanksDepartmentofInorganicNonmetallicMaterialsSchoolofMaterialScienceandEngineering,UniversityofScienceandTechnologyBeijing,Beijing,100083,ChinaEmail:hlzhao@mater.ustb.edu.cnTel:+86-10-82376837Fax:+86-10-8237683725