石墨烯涂层铜箔集流体在硅基负极中的应用研究

针对硅基负极体积膨胀大,在电池循环过程中易从集流体上脱落的问题,提出了石墨烯涂层改性铜箔集流体的创新思路。石墨烯涂覆增加了集流体表面的粗糙度,从而使集流体与活性物质的粘附力增强,抑制硅基负极中集流体与活性物质脱离的现象发生。与使用商业铜箔集流体的电池相比,使用石墨烯涂层改性铜箔集流体的电池在倍率性能和循环稳定性方面均有明显提升。使用石墨烯涂层改性铜箔集流体的电池在2 C高倍率下,硅基负极放电比容量为467.2 mAh/g;在0.2 C循环80次后,容量保持率仍超过50%,而使用常规铜箔作为集流体的电池容量保持率仅为18.2%。

铜箔集流体表面聚苯胺复合改性研究

通过恒压法电化学聚合方式,在铜箔表面形成导电聚苯胺(PANI)薄膜,制备了复合铜箔集流体(PANI/Cu)。扫描电镜(SEM)测试结果表明,铜箔集流体表面的聚苯胺主要由200 nm尺寸大小的颗粒构成,聚苯胺颗粒之间结合紧密,在铜箔表面形成均匀的层状结构。傅里叶红外变换光谱(FT-IR)和紫外分析(UV-Vis)结果表明PANI主要以混合型导电结构形式存在。以锂片为正极,LiTiO为负极,改性铜箔作负极集流体组装纽扣电池,恒流充放电试验表明:在1C倍率循环500圈后,基于PANI/Cu复合集流体构建的Li|LiTiO电池放电比容量为164.6 mAh·g,而无改性的铜箔集流体(Bare/Cu)构建的电池放电比容量只有155.6 mAh·g;当倍率提高至10C时,PANI/Cu复合集流体构建的电池循环1000圈后容量保持率为80%,而Bare/Cu集流体构建的电池容量保持率仅为60%。进一步分析认为,聚苯胺的改性提高了铜箔与LiTiO的界面兼容性,降低了电池界面阻抗,从而有效提高电池的电化学性能。

锂离子电池用纳米Sn/SnSb合金三维复合负极的制备及性能

采用多步电沉积法制备的三维多孔铜箔作为集流体、低温液相化学还原法制备的纳米Sn/SnSb合金作为负极材料,制备出一种新型三维多孔结构的纳米Sn/SnSb合金复合负极.通过与普通负极电化学性能的对比实验发现,这种新型三维复合负极具有如下优点:三维多孔网络结构提高了负极活性材料与集流体之间的结合力,使不含粘结剂电极的制备成为可能;有效缓解了高容量负极活性材料在充放电过程中的体积膨胀,提高了负极活性材料的循环性能,当循环到第30周时,普通负极剩余容量为初始容量的33%,而三维复合负极剩余容量为初始容量的41%;三维铜箔集流体的特殊结构为高容量负极活性材料提供了一个良好的导电环境,使电极反应进行得更加完全,从而获得了更高的电极比容量,普通负极初始容量为480mAh·g-1,而三维复合负极达到了800mAh·g-1.纳米Sn/SnSb合金三维复合负极良好的电化学性能为锂离子电池负极结构的设计开发提供了新的思路.