CuSnSb合金負極材料的制備及電化學性能研究.pdf

1、鋰離子電池的眾多優點及廣泛的應用領域，讓其成為二次電池領域的佼佼者。負極材料作為鋰離子電池的重要組成部分，得到研究人員的廣泛關注。目前已商品化的負極材料主要為理論比容量只有372mAh/g的碳材料，其嵌鋰電位接近于鋰電位，易造成安全隱患。錫金屬負極材料的理論比容量為993mAh/g，已成為最有希望替代碳材料的新型負極材料之一。但該材料在循環過程中易產生較大的體積變化(260％)，導致活性物質的粉化和容量的衰減，較差的循環性能限制了其在實

2、際生產中的應用。本文以提高錫基合金負極材料的循環性能為目的，理論比容量為660 mAh/g的金屬銻(Sb)引入錫銅合金負極中，形成CuSnSb三元合金材料來緩解活性物質的體積膨脹；此外，本文在集流體和活性物質間加入具有較好電化學性能和機械性能的碳納米管與銅復合連接層以加強負極材料的結構穩定性能。
　　本研究主要內容包括：⑴以銅片為集流體，采用復合電沉積的方式制備出Cu-CNTs鍍層，通過改變鍍銻時間改變了鍍層內部的原子比，制備出四

3、種不同Sn/Sb原子比的Cu/Sn/Sb負極材料。并對樣品表面形貌與成分進行了SEM和EDS測試分析，研究了鍍銻時間對負極材料表面形貌的影響。結果表明：碳納米管均勻分布于復合鍍層當中；制備出的四種 Cu/Sn/Sb材料的Sn/Sb原子比分別為4:3、1:1、3:4和1:2，且隨著鍍銻時間增加，鍍層表面形貌發生明顯變化。⑵將制備的四種電極裝配成半電池，測試其電化學性能。對 Sn/Sb原子比為4:3、1:1、3:4和1:2的 Cu/Sn/S

4、b負極材料進行了恒流充放電測試、循環伏安測試及交流阻抗測試，研究Sn/Sb原子比對Cu/Sn/Sb負極材料的電化學性能影響。結果表明：經過20次循環，Sn/Sb原子比為1:1的Cu/Sn/Sb負極材料容量一直最高；且在前10次循環，放電比容量保持在810 mAh/g以上；但存在循環穩定性不佳的問題。⑶為了進一步提高制備的Cu/Sn/Sb合金負極的循環性能與結構穩定性，對Sn/Sb原子比為1:1的電極進行了合金化熱處理。在200℃下，對C