物理化学学报
物理化學學報
물이화학학보
ACTA PHYSICO-CHIMICA SINICA
2011年
4期
759-763
,共5页
吕荣冠%杨军%王久林%努丽燕娜
呂榮冠%楊軍%王久林%努麗燕娜
려영관%양군%왕구림%노려연나
多孔锂-硅薄膜%电沉积%库仑效率%负极材料%锂离子电池
多孔鋰-硅薄膜%電沉積%庫崙效率%負極材料%鋰離子電池
다공리-규박막%전침적%고륜효솔%부겁재료%리리자전지
Porous Li-Si film%Electrodeposition%Coulombic efficiency%Anode material%Lithium-ion battery
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0.5 mol·L-1四氯化硅+0.7 mo·L-1高氯酸锂的碳酸丙烯酯电解液中,首先以-3.82 mA·cm-2的恒定电流密度沉积600 s,再将电流密度恒定为-1.27 mA·cm-2,继续电沉积7200 s,制得锂-硅薄膜电极(LSF-3),该电极以12.7 μA·cm-2的电流密度预循环2次,其首次循环库仑效率高达97.1%.预循环2次后,电流密度增加到25.5 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1410 mAh·g-1及240.6 μAh·cn-2;50次循环后充电比容量为179 μAh·cm-2(1049 mAh·g-1),容量保持率为74.4%.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.
採用多步恆電流沉積技術,在銅箔上電沉積製備瞭多孔鋰-硅薄膜電極(LSF).用X射線衍射(XRD)和掃描電鏡(SEM)測試手段研究瞭該電極的結構和錶麵形貌.作為鋰離子電池負極材料,電化學測試結果錶明鋰-硅薄膜電極具有較好的循環穩定性,通過改變電沉積條件,可有效調控該電極的嵌脫鋰容量及首次循環效率.譬如,在0.5 mol·L-1四氯化硅+0.7 mo·L-1高氯痠鋰的碳痠丙烯酯電解液中,首先以-3.82 mA·cm-2的恆定電流密度沉積600 s,再將電流密度恆定為-1.27 mA·cm-2,繼續電沉積7200 s,製得鋰-硅薄膜電極(LSF-3),該電極以12.7 μA·cm-2的電流密度預循環2次,其首次循環庫崙效率高達97.1%.預循環2次後,電流密度增加到25.5 μA·cm-2,此時,鋰-硅薄膜電極充電質量比容量和麵積比容量分彆為1410 mAh·g-1及240.6 μAh·cn-2;50次循環後充電比容量為179 μAh·cm-2(1049 mAh·g-1),容量保持率為74.4%.鋰-硅薄膜電極中的活性鋰組分可補償首次循環時不可逆容量損失,同時薄膜電極中的多孔結構可緩解電極材料的體積效應併改善其循環性能.
채용다보항전류침적기술,재동박상전침적제비료다공리-규박막전겁(LSF).용X사선연사(XRD)화소묘전경(SEM)측시수단연구료해전겁적결구화표면형모.작위리리자전지부겁재료,전화학측시결과표명리-규박막전겁구유교호적순배은정성,통과개변전침적조건,가유효조공해전겁적감탈리용량급수차순배효솔.비여,재0.5 mol·L-1사록화규+0.7 mo·L-1고록산리적탄산병희지전해액중,수선이-3.82 mA·cm-2적항정전류밀도침적600 s,재장전류밀도항정위-1.27 mA·cm-2,계속전침적7200 s,제득리-규박막전겁(LSF-3),해전겁이12.7 μA·cm-2적전류밀도예순배2차,기수차순배고륜효솔고체97.1%.예순배2차후,전류밀도증가도25.5 μA·cm-2,차시,리-규박막전겁충전질량비용량화면적비용량분별위1410 mAh·g-1급240.6 μAh·cn-2;50차순배후충전비용량위179 μAh·cm-2(1049 mAh·g-1),용량보지솔위74.4%.리-규박막전겁중적활성리조분가보상수차순배시불가역용량손실,동시박막전겁중적다공결구가완해전겁재료적체적효응병개선기순배성능.
Porous Li-Si thin films (LSFs) were prepared by a multi-step constant current electrodeposition onto Cu foil. The structure and morphology of the electrodeposited films were characterized using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). As anodes for Li-ion batteries, Li-Si films give high cycling stability, adjustable Li-storage capacity and initial coulombic efficiency under different a part of the volume change during Li insertion/extraction and this favors the structural stability.