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《鋰離子電池硅及硅碳負(fù)極薄膜制備及電化學(xué)性能研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、中文摘要摘要近年來，隨著微電子器件小型化的發(fā)展，迫切需要有相應(yīng)尺寸的微型供能系統(tǒng)與之相適應(yīng)，電源系統(tǒng)的微型化是微電機(jī)械系統(tǒng)得以進(jìn)一步廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一．鋰離子電池由于其優(yōu)異的儲(chǔ)能特性與循環(huán)性能成為能源系統(tǒng)微型化的熱點(diǎn)方向之一，目前學(xué)術(shù)界對(duì)于可替代低化學(xué)反應(yīng)活性的非鋰負(fù)極膜材料的研究與開發(fā)異?；钴S。硅因具有最高的理論嵌鋰容量(42(DmAh／g)而受到人們的關(guān)注，但硅作為負(fù)極材料在嵌鋰過程中因大的體積膨脹而導(dǎo)致循環(huán)性能很差。通過縮小硅材料的尺寸將其納米、薄膜化使硅電極材料擁有高容量的保持力、穩(wěn)定的微觀結(jié)構(gòu)及良好的電子接觸；同時(shí)與體
2、積變化率小并且具有優(yōu)良離子和電子導(dǎo)電性的碳復(fù)合，希望提高硅的導(dǎo)電性能。本文采用離子束濺射沉積的方法以銅箔為集流體制備硅和硅碳復(fù)合薄膜，并對(duì)其組織結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明濺射沉積得到的薄膜表面呈現(xiàn)胞狀形態(tài)，胞體尺寸為微米量級(jí)，表面形態(tài)與cu集流體的表面粗糙度密切相關(guān)。XRD分析表明硅及硅碳復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)為無定型態(tài)，通過控制濺射柬流及濺射時(shí)間制備不同厚度的硅及硅碳復(fù)合薄膜，仍然為無定型態(tài)。電化學(xué)測(cè)試表明制備的硅薄膜電極具有優(yōu)良的循環(huán)性能。制備硅薄膜采用的束流強(qiáng)度大、濺射時(shí)間較長(zhǎng)的硅膜嵌鋰容量高，循環(huán)性能好。認(rèn)為主要是由于沉積速率
3、增加造成薄膜短程有序度降低所致。實(shí)驗(yàn)中在充放電電流密度6．5aAcm。2下最佳的硅負(fù)極比容量穩(wěn)定在580mAh／g，首次充放電效率為80％，第二次循環(huán)后庫(kù)侖效率保持在98％；在充放電電流密度提高10倍時(shí)充放電效率僅下降2％；在循環(huán)后硅膜電極表面觀察到微裂紋，但并未脫落，保持穩(wěn)定的電子接觸是硅膜電極保持穩(wěn)定電化學(xué)循環(huán)的主要因素；在硅膜基礎(chǔ)上，制備的硅碳復(fù)合膜穩(wěn)定性能較純硅薄膜降低，主要原因是循環(huán)過程中碳膜被撕裂，造成復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)的破壞。關(guān)鍵詞；鋰離子電池；硅薄膜；硅碳薄膜；離子束濺射；電化學(xué)性能英文摘要E1ectrochemicalS
4、tudiesofSiliconandSilicon—carbonF豇mE1ectrodesPreparedbyIon—beamSputteringAbstractIntherecentyears，withtheminiaturizeddevelopmentofmicroelectronicdevices，miniaturizedenergysystemsareurgentlyneededthatadapttothem．Theminiaturizedpowersourcessystemthatisappliedextensivelyf
5、ortheMicroElectro-MechanicalSystem(MSMC)isonekeytechnology．LithiumionbatteryisapromisingoneofthemicropowerSOUrCeSbecauseofexcellentcyclicperformanceandstorageenergy．Theresearchemactivelyexploitandinvestigatethenon·lithiumanodefilmwithlowreactionactivitypresentlyinorder
6、toimprovethepropertiesandsafety．Sificonwhichisallimportantnon-lithiumanodematerialhasbeenpaidmuchattentionbytheresearchersinlastyearsduetothehighesttheoryinsertionlithiumcapacity(4200mAh／g)．Butsiliconasanodematerialshasabadcyclicperformancebccau∞itsvolumeexpandsinthepr
7、ocessofinsertionlithiumion．ByreducingsiliconsizewithnanotechnologyandthiIlfilmsilicon,thehighcapacity,stablemicrostructmeandelectronic-contactmaybeimproved．Simultaneously,theincreaseofconductivitymaybeexpectedbyusingsiliconcompositeWithcarbonthathasexcellentionandelect
8、ronicconductivityandvolumechangerate．Inthispaper,amorphoussiliconandsilicon-carbonmultilayerfilmsdepositedonCusnbstra
