多孔锂-硅薄膜锂离子电池负极材料的电沉积制备及其电化学性能.doc

------------------------------------------------------------------------------------------------ ——————————————————————————————————————多孔锂- 硅薄膜锂离子电池负极材料的电沉积制备及其电化学性能 April 吕荣冠杨军* 王久林努丽燕娜( 上海交通大学化学化工学院, 上海 200240) 摘要: 采用多步恒电流沉积技术, 在铜箔上电沉积制备了多孔锂- 硅薄膜电极(LSF). 用X 射线衍射(XRD) 和扫描电镜(SEM) 测试手段研究了该电极的结构和表面形貌. 作为锂离子电池负极材料, 电化学测试结果表明锂- 硅薄膜电极具有较好的循环稳定性, 通过改变电沉积条件, 可有效调控该电极的嵌脱锂容量及首次循环效率. 譬如,在 · L-1 四氯化硅+ · L-1 高氯酸锂的碳酸丙烯酯电解液中, 首先以- · cm-2 的恒定电流密度沉积 600s, 再将电流密度恒定为- · cm-2, 继续电沉积 7200s, 制得锂- 硅薄膜电极(LSF-3), 该电极以 μA· cm-2 的电流密度预循环 2次, 其首次循环库仑效率高达 %. 预循环 2 次后, 电流密度增加到 μA· cm-2, 此时,锂- 硅薄膜电极充电质量比容量和面积比容量分别为 1410mAh · g-1 及 μ Ah · cm-2;50 次循环后充电比容量为 179 μ Ah · cm-2(1049mAh · g-1), 容量保持率为 %. 锂- 硅薄膜电极中的活------------------------------------------------------------------------------------------------ ——————————————————————————————————————性锂组分可补偿首次循环时不可逆容量损失, 同时薄膜电极中的多孔结构可缓解电极材料的体积效应并改善其循环性能. 关键词: 多孔锂- 硅薄膜; 电沉积; 库仑效率; 负极材料; 锂离子电池 O646 中图分类号: ElectrodepositionandElectrochemicalPropertyofPorousLi-SiFilm AnodesforLithium-IonBatteries Lü Rong-GuanYANGJun*WANGJiu-LinNULIYan-Na (SchoolofChemistryandChemicalEngineering,ShanghaiJiaoTongUniversity, Shanghai200240,) Abstract:PorousLi-Sithinfilms(LSFs)werepreparedbyamulti-stepconstantc urrentelectrodeposition haracterizedusingX-ray diffraction(XRD)andscanningelectronmicroscopy(SEM).AsanodesforLi-ion batteries,Li-Sifilmsgive highcyclingstability,adjustableLi-storagecapacityandinitialcoulombiceffici ------------------------------------------------------------------------------------------------ —————————————————————————————————————— encyunderdifferent ,LSF-3waselectrodepositedinane · L-1 SiCl4+ · L-1LiClO4+propylenecaronate(PC)undercertainconditions(i 1=- · cm-2,t1=600s; i2=- · cm-2,t2=7200s).LSF-3showedthefirstcoulombicefficiencyof9 %atacurrentdensityof 1