【摘 要】
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负极的集流体是锂离子电池的关键材料,作为新型集流体的多孔铜箔材料具有超轻化、超薄化、高端化的优势。同时,多孔铜箔因其自身大的比表面积不仅可以承载更多活性材料来增大
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负极的集流体是锂离子电池的关键材料,作为新型集流体的多孔铜箔材料具有超轻化、超薄化、高端化的优势。同时,多孔铜箔因其自身大的比表面积不仅可以承载更多活性材料来增大整个电池容量,也会提高电池功率,因此多孔铜材料的制备研究受到了广泛关注。本文分别采用氢气泡模板-电沉积法和光刻模板-电沉积法制备多孔铜。研究了工艺参数对多孔铜的微观形貌的影响并对光刻法所得多孔铜箔的性能进行了测定。研究结果如下:(1)采用氢气泡“动态模板”-电沉积法制备多孔铜,主要研究了电化学制备工艺参数(电流密度与电沉积时间)以及氯离子、聚乙二醇(PEG)、硫脲等添加剂对多孔铜的微观组织形貌以及晶粒形貌的影响,对多孔铜的制备工艺参数进行了分析。结果表明当电流密度为3 A/cm2,沉积时间为25秒,可制得平均孔径为53μm的三维多孔铜;添加剂Cl-可细化晶粒,使多孔铜的孔壁结构更加致密、光滑并且还可增大孔径,PEG可抑制孔径过渡增长;硫脲的加入可以使多孔铜箔的孔径减小,铜晶粒也得到细化,但当硫脲浓度达到20 mg/L时孔壁出现裂纹。在120 mg/L Cl-和80 mg/L PEG的协同作用下,可制得孔径为50~80μm、孔分布均匀、孔壁致密光滑的多孔铜。(2)光刻模板电沉积法,制备出了平均厚度为12.4μm,孔间距为100μm,孔径为50μm的多孔铜箔;孔径与孔间距的尺寸可以根据掩模版的尺寸进行调节。多孔铜箔的电阻率约为5.3×10-6Ω·cm。所制备出阴极钛模板可重复使用至少10次。(3)电化学性能测试:结果表明以光刻模板法制备的多孔铜箔作为集流体时,其循环性能较优于普通商用铜箔。
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