锂离子电池负极材料锡锑镍合金的制备与研究

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1、北京化工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签缸五樾．一日期：型!!：盟．关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权保留并向

2、国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在上年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。作者签名：么盔茔数．导师签名：日期：狻!丕璺2一日期：丝12：￡习学位论文数据集中图分类号TGl4学科分类号430．40论文编号1001020130540密级公开学位授予单位代码100lO学位授予单位名称北京化工大学作者

3、姓名石祥锐学号2010000540获学位专业名称材料科学与工程获学位专业代码080502课题来源自选研究方向电化学论文题目锂离子电池负极材料锡锑镍合金的制备与研究关键词锂离子电池，负极材料，锡锑合金，锡锑镍合金论文答辩日期2013．5．24幸论文类型基础研究学位论文评阕及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长指导教师贾梦秋教授北京化工大学电化学指导教师评阅人1赵景茂研究员北京化工大学腐蚀与防护评阅人2唐聿明副教授北京化工大学腐蚀与防护评阅人4评阅人5徽员蝴何业东教授北京科技大学金属材料答辩委员1于

4、中振教授北京化工大学复合材料答辩委员2李志林教授北京化工大学金属学答辩委员3吉静副教授北京化工大学涂料答辩委员4熊金平副教授北京化工大学电化学答辩委员5唐聿明副教授北京化工大学腐蚀与防护注：一．论文类型：1．基础研究2．应用研究3．开发研究4．其它二．中图分类号在《中国图书资料分类法》查询。三．学科分类号在中华人民共和国国家标准(GB／T13745．9)《学科分类与代码》中查询。四．论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。摘要锂离子电池负极材料锡锑镍合金的制备与研究随着可移动电子产品的广泛应用

5、，电动汽车行业的迅速发展，对提供能源的可移动电源提出了新的要求，这些产品中的电源系统必须具备高容量、长寿命的特点。目前市场上的锂离子电池负极材料大多数是碳负极材料，但是碳材料的理论比容量比较低，因此必须制备具有高比容量、良好稳定性的负极材料。锡锑合金因为Sn和Sb两种元素都能和Li发生合金化反应(Li22Sn5：994mAh／g，Li3Sb：660mAh／g)，有很高的理论容量，是一种有前景的锡基合金负极材料，然而锡锑合金在实际应用中还存在很多问题，这两种金属在锂离子嵌入后，体积膨胀明显，膨胀率达

6、三倍以上，使材料表面逐渐断裂，电极材料的各部分电接触变坏，材料的容量随着循环进行一直衰减。为此人们提出利用活性／活性或活性／非活性结构，两种活性组分的嵌锂电位不同，或者非活性组分不参与嵌锂反应，对彼此的膨胀起到缓解或者抑制作用。本论文制备了Sn．Sb二元合金薄膜材料，Sn．Sb-Ni三元合金薄膜材料，并通过热处理引入氧元素，利用氧元素与锂在首次循环时生成的氧化锂，作为材料的骨架进一步改善材料的循环性能。通过XRD、EDS、SEM等材料分析测试方法，对材料在热处理前、热处理后以及循环一定次数后的物相

7、组成、结构、形貌进行分析和表征。本实验采用恒电流电沉积的方法制得的锡．锑合金薄膜材料，不同的北京化工大学硕士学位论文电流密度制备的锡锑合金薄膜中两种元素的原子百分比很有很大的差异，使材料表现出不同循环性能，锡锑合金电极具有很高的初始可逆容量，但是在反复循环过程中伴随很大的体积膨胀效应，循环十次左右，材料的容量衰减速率很大，比容量快速下降。为了改善锡锑合金材料的循环性能，对锡锑合金进行热处理，利用热处理的方法消除材料内应力，同时适当的引入氧元素，在充放电过程中能过形成氧化锂，它可以作为材料的骨架起到

8、支撑作用，从而使材料的循环性能更好。采用．5mA／cm2的电流密度沉积出的锡锑合金，锡和锑两种元素的原子百分比约为9：11，经过400。C热处理两个小时后，材料表现的循环稳定性最好，首次循环可逆容量为597mAh／g左右，循环60次后容量约为350mAh／g。为了进一步改善锡锑合金的循环性能，本文在研究锡锑二元合金的基础上，制备了锡锑镍三元合金，三元合金具有活性／活性／非活性的结构，镍元素作为惰性元素，不发生脱嵌锂的反应，探讨它是否能够进一步缓解体积膨胀。通过控制溶液pH、温度、电