论文部分内容阅读
论文针对薄膜硅负极材料厚度达到微米级循环寿命会明显变差这一问题，采用直流磁控溅射法，在铜集流体上制备了厚度达几个微米级的SiMgSi薄膜负极材料。
薄膜截面SEM及EDS结果表明，SiMgSi薄膜厚度约为3μm，截面元素呈两边富Si，中间富Mg的“三明治”型结构分布。XRD及TEM结果表明制备的三层膜为非晶态。
SiMgSi/Li半电池首次吸锂容量为1.9 mAh/cm<2>放锂容量约0.86 mAh/cm<2>，对应44.7％的库仑效率。100周内，可逆容量在0.48 mAh/cm<2>以上，每周期的容量衰减率仅为0.08％。200周后仍有0.35 mAh/cm<2>的可逆容量。电极能够在10 C的大倍率下正常充放电，并保留0.2 C时容量的21.1％。
SEM、EIS、CV测结果表明，Mg元素的加入有效抑制了电极的体积膨胀，减小了电极极化阻抗，从而使电极的寿命、倍率性能以及电压滞后现象较单质Si电极均有明显的改善。
与商品化的LiCoO<,2>正极组装成2032型实际电池，可逆比容量约0.62mAh/cm<2>，且在300次充放电循环中未见到明显的容量衰减。10 C充放电可保持0.2 C时容量的57.1％。
SiMgSi薄膜应用与锂离子实际电池具有较高的可逆容量、良好的循环寿命和倍率充放电性能，可望成为下一代高容量锂离子电池的负极材料。