近年來,不含鋰的高容量正極材料(如S等)受到廣 泛關(guān)注,這就迫切需要開發(fā)含鋰的負極材料,特別是LiSi合金。Li-Si合金的初始體積較大,可以降低Si負極材料脫嵌鋰過程的體積變化率,從而提高其循環(huán)穩(wěn)定性。但由于Si和Li的熔點差異巨大,傳統(tǒng)熔煉法難以制備高純的Li-Si合金,作者課題組提出了一種氫驅(qū)動的化學反應制備方法,成功制備了高純度的Li12 Si7,進一步通過高能球磨,得到了非晶的Li12 Si7。研究表明,該非晶Li12 Si7的循環(huán)穩(wěn)定性能和充放電動力學較Si明顯改善,在20次循環(huán)后的容量保持率為70.7% ,明顯高于相同亞微米尺寸的Si材料。
盡管Ca,Mg,Al,Zn和Ag等金屬單質(zhì)可嵌鋰形成相應的鋰合金,但這些金屬單質(zhì)嵌鋰活性較低,本身不適宜單獨作為電極材料。相反地,這些金屬與Si形成金屬-Si合金,表現(xiàn)出較好的嵌鋰活性。
Hao等將三元合金 SiAgAl在HCl溶液中浸泡不同的時間,使Al溶解得到多孔納米SiAg合金。在200 mA/g 的電流密度下,其首次充放電容量分別達到 2343mAh/g 和1860mAh /g,150次循環(huán)以后容量保持在1656mAh/g,容量保持率達到70. 7%。當電流密度達到1000 mA/g 時,SiAg合金的放電容量仍然有960 mAh /g。
分析認為,多孔納米Si-Ag合金有良好的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能的原因主要與Si-Ag合金顆粒能夠在集流體上緊密排列從而提升材料電子傳輸效率、多孔結(jié)構(gòu)能夠緩沖Li的脫嵌帶來的機械應力以及Ag的引入使得體系的電導率上升這3方面的因素有關(guān)。
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標簽:   合金材料