采用恒電位共沉積方法從有機(jī)溶劑中制備不同Sn含量的Si-Sn合金負(fù)極,在100 mA/cm2的電流下進(jìn)行100次充放電循環(huán)后,仍具有0.151 mAh/cm2的高面積比容量,比Si負(fù)極提升了73%。X射線衍射結(jié)果表明Si-Sn合金中Sn為β-Sn,Sn顆粒的嵌入不僅使Si-Sn合金負(fù)極比電沉積Si負(fù)極具有更好的導(dǎo)電性,提升了單位面積Si、Sn的沉積量;而且緩解了非晶Si的體積效應(yīng),從而提高了循環(huán)性能。不同Sn含量的容量曲線表明5%Sn含量的Si-Sn合金比容量最高,在500次循環(huán)后仍能保持859 mAh/g。 

【文章來源】：電鍍與精飾. 2020,42(07)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

Si-Sn合金負(fù)極的XRD結(jié)果

Si-Sn合金負(fù)極的EDS面掃元素分布圖

圖3(a)～(d）為500倍下不同含量Si-Sn合金的SEM圖，表明500倍下Si-Sn合金鍍層呈裂開的小塊狀。但隨著Sn含量的增加，塊狀Si-Sn合金呈現(xiàn)出更密集的狀態(tài)，共沉積的Si-Sn小塊間的裂紋逐漸減少。而且可以看到隨著Sn含量提升，塊狀沉積物的表面白色錫須狀物質(zhì)越發(fā)明顯，說明共沉積的Sn元素在共沉積的Si-Sn合金中存在形式可能是Sn顆粒。圖4(a)～(d）是40000倍下的SEM圖，共沉積Sn之后，原本多孔球狀的負(fù)極表面會(huì)富集顆�；奈镔|(zhì)，結(jié)合XRD結(jié)果分析應(yīng)該是Sn顆粒，而且隨著Sn含量的增加，顆�；矫黠@，原本只在沉積的多孔狀結(jié)構(gòu)表面復(fù)合的白色顆粒，逐漸變?yōu)檎麎K鍍層表面都富集著白色的錫顆粒，與500倍下觀察到的表面變化基本一致。圖5展示了進(jìn)行了充放電循環(huán)后的Si-Sn合金的SEM圖像。圖5(a）為低倍下圖像，與圖3對(duì)比發(fā)現(xiàn)，Si在充放電后的體積膨脹較為明顯，而且部分區(qū)域的沉積塊邊緣部分有粉裂的現(xiàn)象，說明在SiSn合金中Si仍然作為主要的活性材料，在鋰電池Si-Sn合金負(fù)極中主要的脫嵌鋰過程發(fā)生在非晶Si中。圖5(b）為Si-Sn合金嵌鋰后的高倍SEM圖，與圖4相比，Si-Sn合金嵌鋰后的表面Sn顆粒并未有明顯變化，可見密集的Sn顆粒在脫嵌鋰過程中并沒有明顯的體積效應(yīng)或者結(jié)構(gòu)粉裂的現(xiàn)象，可以推斷Sn顆粒在Si-Sn合金負(fù)極材料的循環(huán)過程中能保持較好的嵌鋰能力的同時(shí)，又能保持穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，緩解了Si在充放電過程中的體積膨脹。


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