锂离子电池的合金电极材料的失效研究

高等学校化学学报

锂离子电池的合金电极材料的失效研究

王连邦, 杨珍珍, 康虎强, 黄立军, 毛信表, 马淳安

浙江工业大学化学工程与材料学院, 绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地, 杭州 310014

收稿日期:2008-03-27 修回日期:1900-01-01 出版日期:2009-01-10 发布日期:2009-01-10
通讯作者: 王连邦

Invalidation Mechanism of Alloy Materials for Li-ion Batteries

WANG Lian-Bang^*, YANG Zhen-Zhen, KANG Hu-Qiang, HUANG Li-Jun, MAO Xin-Biao, MA Chun-An

College of Chemical Engineering and Materials Science, Zhejiang University Technology, Hangzhou 310014, China

Received:2008-03-27 Revised:1900-01-01 Online:2009-01-10 Published:2009-01-10
Contact: WANG Lian-Bang

摘要/Abstract

摘要： 采用电镀技术在铜箔上电镀金属锡, 并对其充放电过程中的厚度和结构的变化进行了观察和分析. 锡电极经过热处理后, 活性物质锡与基体铜相互扩散生成中间合金Cu₆Sn₅. 在合金电极嵌锂过程中, 由于有机电解液的分解, 形成了大量的锂氧化物, 这是合金电极体积膨胀的最主要的原因之一. 锂脱嵌后, 部分锂以Li₂SnCu的形态保留在合金中, 造成了合金电极首次充放电的不可逆容量损失. 一些新型电解质的应用可能有助于降低合金电极材料体积的膨胀并提高其循环寿命.

关键词: 锂离子电池, 合金材料, 失效, 体积膨胀

Abstract: Sn-based alloy is a promising negative material for Li-ion batteries. In this work, Sn/Cu film was prepared by electroplating method. After heat treatment, a Cu₆Sn₅ alloy was formed. Experimental results show that a lot of Li oxide is formed during Li insertion process due to the decomposition of organic electrolyte, which resulted in a large volume expansion of alloy electrode. After Li extraction, some Li was remained in Li₂SnCu, which resulted in an irreversible capacity decay at the first cycle. Some novel electrolytes may be helpful to relax the volume expansion and enhance the cycle life of alloy electrode materials.

Key words: Lithium ion battery, Alloy material, Invalidation, Volume expansion

中图分类号:

O646.21

TrendMD:

王连邦, 杨珍珍, 康虎强, 黄立军, 毛信表, 马淳安. 锂离子电池的合金电极材料的失效研究. 高等学校化学学报, doi: .

WANG Lian-Bang^*, YANG Zhen-Zhen, KANG Hu-Qiang, HUANG Li-Jun, MAO Xin-Biao, MA Chun-An. Invalidation Mechanism of Alloy Materials for Li-ion Batteries. Chem. J. Chinese Universities, doi: .

[1]	贾洋刚, 邵霞, 程婕, 王朋朋, 冒爱琴. 赝电容控制型钙钛矿高熵氧化物La(Co_0.2Cr_0.2Fe_0.2Mn_0.2Ni_0.2)O₃负极材料的制备及储锂性能[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(8): 20220157.
[2]	鲍俊全, 郑仕兵, 苑旭明, 史金强, 孙田将, 梁静. 有机盐PTO(KPD)₂作为高性能锂离子电池正极材料的研究[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(9): 2911.
[3]	李辉阳, 朱思颖, 李莎, 张桥保, 赵金保, 张力. 锂离子电池硅氧化物负极首次库伦效率的影响因素与提升策略[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(8): 2342.
[4]	卓增庆, 潘锋. 基于软X射线光谱的锂电池材料的电子结构与演变的研究进展[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(8): 2332.
[5]	吴卓彦, 李至, 赵旭东, 王倩, 陈顺鹏, 常兴华, 刘志亮. 一步法高效制备纳米Si/C复合材料及其在高性能锂离子电池中的应用[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(8): 2500.
[6]	易聪华, 苏华坚, 钱勇, 李琼, 杨东杰. 木质素纳米炭的制备及作为锂离子电池负极的性能研究[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(6): 1807.
[7]	石颖, 胡广剑, 吴敏杰, 李峰. 低温等离子体在锂离子电池材料中的应用[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(5): 1315.
[8]	王弈艨, 刘凯, 王保国. 高镍三元正极材料的表面包覆策略[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(5): 1514.
[9]	毛尔洋, 王莉, 孙永明. 锂离子电池高容量合金基含锂负极材料的研究进展[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(5): 1552.
[10]	刘铁峰, 张奔, 盛欧微, 佴建威, 王垚, 刘育京, 陶新永. 硅负极黏结剂的研究进展[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(5): 1446.
[11]	王任衡, 肖哲, 李艳, 孙一翎, 范姝婷, 郑俊超, 钱正芳, 贺振江. 固相烧结法制备锂离子电池正极材料Li₂FeP₂O₇及其电化学性能研究[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(4): 1299.
[12]	孙全虎, 卢天天, 何建江, 黄长水. 含异原子石墨炔基电极材料的研究进展[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(2): 366.
[13]	高小雅, 左自成, 李玉良. 石墨炔电化学电池界面构筑[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(2): 321.
[14]	周战, 马录芳, 谭超良. 层状钒青铜纳米片的制备及其锂离子电池阳极材料性能[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(2): 662.
[15]	韩慕瑶, 赵丽娜, 孙洁. 硅及硅基负极材料的研究进展[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(12): 3547.