Sn-C u一體化集流體的制備及其在鋰離子電池中的應(yīng)用.pdf

1、鋰離子電池是動力電池汽車的核心器件，是動力電池汽車功率和續(xù)航能力的保障，因此動力電池汽車的發(fā)展對鋰離子電池提出了高容量，大倍率充放電以及倍率性能的要求。然而目前的傳統(tǒng)石墨負(fù)極材料雖然其循環(huán)性能良好，但是比容量低，只有372 mAh/g，倍率性能不佳，難以適應(yīng)動力電池汽車的要求。新型Sn基負(fù)極材料比容量高，有993 mAh/g，但其循環(huán)性能差。針對傳統(tǒng)石墨負(fù)極材料和新型負(fù)極材料的特點，本文設(shè)計了Sn/Cu一體化集流體，Sn-CNTs/Cu

2、一體化集流體以及多層結(jié)構(gòu)(C/Sn-CNTs/Cu)負(fù)極，為了提升碳負(fù)極的容量，并預(yù)期能實現(xiàn)新型負(fù)極商業(yè)化應(yīng)用，論文對以上三種材料的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了細(xì)致研究，得到如下研究成果：
　　(1)采用甲基磺酸錫體系，在粗糙銅箔上用50 mA/cm2電流密度進(jìn)行不同時間的電沉積，制備了不同時間的Sn/Cu一體化集流體，研究結(jié)果表明電沉積15 s的Sn/Cu一體化集流體組裝的電池容量最佳。在0.1 C的倍率下，經(jīng)100次循環(huán)后容量保持率為58

3、.4％。對該材料進(jìn)行熱處理工藝研究，結(jié)果表明其在熱處理條件為80℃、12 h，組裝出的電池的容量最佳。其在0.1 C的倍率下，100次循環(huán)后容量保持率為63.2%，比沒有熱處理材料的容量保持率提高了4.8個百分點。
　　(2)在上述優(yōu)化的工藝條件下，采用復(fù)合電沉積的方式在Sn層中引入CNTs，制備出Sn-CNTs/Cu一體化集流體，并將其組裝為電池，研究結(jié)果表明其在0.1 C的倍率下，經(jīng)過100次循環(huán)后容量保持率為74.6%，比相

4、同條件下Sn/Cu一體化集流體的容量保持率63.2%提高了11.4個百分點。對該材料組裝的電池進(jìn)行大倍率充放電，結(jié)果表明其在10 C的大倍率下，經(jīng)過30次循環(huán)后容量保持率為72.3%，表明其大倍率充放電性能良好。
　　(3)在 Sn-CNTs/Cu一體化集流體上涂布石墨，制備出多層結(jié)構(gòu)(C/Sn-CNTs/Cu)負(fù)極，將其組裝成電池，研究結(jié)果表明其在0.1 C的倍率下，經(jīng)過100次循環(huán)后容量保持率還有90.3%。該多層結(jié)構(gòu)負(fù)極材料