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下一代锂电池负极材料:硅薄膜材料

2015-09-01 11:20来源:高工锂电网关键词:锂电池锂电材料薄膜材料收藏点赞

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高倍率放电性能

为了进一步说明硅薄膜材料实际应用的可能性,我们进行了高倍率放电性能的测试。

图3是在0.2C循环80周后不同倍率下电池的循环性能。0.2C的容量为0.56mAh/cm2,随着电流密度增大,1C、5C、10C、20C时容量降低为0.52mAh/cm2、0.34mAh/cm2、0.44mAh/cm2、0.26mAh/cm2分别是0.2C时容量的93%、89%、73%和46%,至30C时容量减少为0.14mAh/cm2,保持了0.2C时容量的25%。当电流回到0.2C时容量恢复为0.56mAh/cm2,并在接下来的循环中容量保持了平稳的趋势,从图中还可以看出,即使在高倍率下,循环容量没有发生明显衰减,说明材料在较高电流密度此下还具有良好的循环寿命。

同时,硅薄膜材料电池容量的下降与电流密度的上升是呈线性关系的,说明锂在两极间的扩散性能良好。

且在不同倍率下,硅薄膜材料充放电电压平台也表现出良好的性能,在0.2C和1C时,充放电平台分别为3.7V和3.5V;在5C时充放电平台分别为3.7V和3.4V。当电流密度增加至10C,充放电平台出现在3.8V和3.3V附近。而当电流密度达到20C时,电压平台在3.8V和3.2V;至30C时充放电平台分别为3.9V和3.0V。这个结果说明硅薄膜材料作为倍率型锂离子电池的阳极,以钴酸锂材料为阴极的电池具有良好的市场前景。

下一代锂电材料

从HRTEM图和SAED图中可以发现,此薄膜材料在循环前后都是以无定形状态存在,说明材料在循环后会回复为无定形状态。因此我们相信无定形态是提高材料循环寿命的关键因素之一,这有利于提高全电池的使用寿命。

同时,以物理溅射方法使硅薄膜成功附着在表面粗糙的铜箔上,并且和LiCoO2材料组成的电池在0.2C(0.1mA/cm2)电流密度2.5--3.9V下,80周循环后达到最大放电容量0.55mAh/cm2(1160mAh/g)。300次循环后容量还保持在0.54mAh/cm2(1139mAh/g),几乎没有容量衰减。

虽然,随着电流密度的提高,硅薄膜材料电池的嵌锂脱嵌容量呈线性降低,但在各电流密度下电池循环容量都没有发现衰减现象。且在30C高电流密度下脱锂容量还保持有0.2C时的25%左右,所以我们有理由相信硅薄膜材料作为下一代锂离子电池材料具有良好的应用前景。

原标题:下一代锂电池负极材料:硅薄膜材料
投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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