鉅大LARGE | 點擊量：2864次 | 2018年05月23日
如何使鋰離子電池的硅基負極材料合金化？
近年來，研究人員對硅基負極材料進行了大量的改性研究，取得了一定的進展。本文基于理論研究與實驗研究兩方面，總結(jié)目前國內(nèi)外對硅基負極材料的研究方法和研究手段，希望對新型合金類負極材料的研究具有促進作用。
影響硅負極材料商業(yè)化最大的障礙是硅在充放電過程中較大的體積效應(yīng)導致的材料粉化失效。實驗表明，引入第二組元形成“Si-M”活性-活性或活性-非活性體系能有效降低硅的體積膨脹系數(shù)，利用活性元素或者非活性元素本身的一些特性，如金屬延展性、成鍵特性等，緩解硅在嵌脫鋰過程中產(chǎn)生的體積效應(yīng)。
Lee等人將硅粉放在銅基體表面，在真空下加熱至2000℃，形成以Cu為基體，自下而上從富銅態(tài)逐漸過渡到富Si態(tài)的Si-Cu合金薄膜負極材料。半電池測試顯示，100周循環(huán)后，薄膜樣品的質(zhì)量比容量為1250mAh/g，面積比容量為1956mAh/cm3。但是過量的Cu導致部分晶態(tài)的硅存在，使得樣品的循環(huán)穩(wěn)定性相對較差。
楊娟等人采用機械球磨及退火處理相結(jié)合的方法制備Si-Fe復合負極材料，利用Si-Fe合金良好的導電性和延展性來改善Si的循環(huán)性能。結(jié)果表明，經(jīng)過實驗處理后的物料部分達到了合金化，并且有不同形式的Si-Fe合金相形成，但合金化程度并不完全。Si-Fe合金的生成改善了Si作為鋰離子電池負極材料的循環(huán)性能，且合金化程度越高，合金材料電化學性能越好。
Zhang等人采用化學腐蝕、電化學還原和磁控濺射相結(jié)合的方法，制備三維納米結(jié)構(gòu)多層Si/Al薄膜負極材料，樣品表現(xiàn)出較好的電化學性能，在4.2A/g的放電電流密度下，經(jīng)120周循環(huán)后可逆比容量為1015mAh/g，即使放電電流增加至10A/g，可逆比容量仍達到919mAh/g。電化學性能的提升主要歸功于三維納米結(jié)構(gòu)的有效分布。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
