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锂离子电池三维网状结构硅薄膜负极材料的制备及其电化学性能
  • ISSN号:0023-074X
  • 期刊名称:《科学通报》
  • 时间:0
  • 分类:TM912[电气工程—电力电子与电力传动]
  • 作者机构:[1]厦门大学能源学院,厦门361005, [2]固体表面物理化学国家重点实验室、厦门大学化学化工学院,厦门361005
  • 相关基金:国家自然科学基金委员会创新研究群体科学基金(21021002)、国家高技术研究发展计划(2011AAllA254)和中央高校基本科研业务费(2012121035)资助
中文摘要:

采用磁控溅射方法,以泡沫镍为导电基底,制备锂离子电池三维网状结构硅薄膜负极材料,并研究其电化学性能.结果显示,当硅薄膜的厚度为200nm时,三维网状结构硅薄膜负极材料表现出良好的循环性能和倍率性能,以800mA/g的电流充放电时,首次放电容量高达4060mAh/g,循环300周后容量保持在1704mAh/g;充放电电流为4200mA/g(1c)时,首次放电容量为2940mAh/g,循环300周后容量为1472mAh/g;当充放电电流增大到21A/g(5C)时,放电容量仍高达1294mAh/g.增加硅薄膜的厚度到600nm,虽然其循环性能有所下降,但仍然保持优良的倍率性能.与平板硅薄膜材料相比,三维网状结构硅薄膜材料有效地缓解了硅在充放电过程中的体积变化,从而具有优异的电化学性能.

英文摘要:

The 3D net structure silicon film anodes were prepared by magnetron sputtering method on a foam nickel substrate. Excellent electrochemical performances of these 3D net structure silicon film anodes are demonstrated. When the thickness of silicon film is 200 nm, the discharge capacity is 4060 mAh/g in the first cycle, and it retains 1704 mAh/g after 300 cycles at a charge/discharge current of 800 mA/g. Even the current is increased to 4200 mA/g(1 C), the discharge capacity is still as high as 2940 mAh/g in the first cycle, and retains 1472 mAh/g after 300 cycles. When the thickness of silicon film is increased from 200 to 600 nm, the cycle performances of this 3D net structure silicon film anode decline in a certain degree, while it still maintains a better cycleability and rate capability than the panel silicon film with the same thickness. The improved electrochemical performances are attributed to that the 3D net structure can obviously restrain the volume change of silicon material during the insertion/extraction processes of lithium ion.

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期刊信息
  • 《科学通报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院
  • 主编:周光召
  • 地址:北京东黄城根北街16号
  • 邮编:100717
  • 邮箱:csb@scichina.org
  • 电话:010-64036120 64012686
  • 国际标准刊号:ISSN:0023-074X
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1784/N
  • 邮发代号:80-213
  • 获奖情况:
  • 首届国家期刊奖,中国期刊方阵“双高”期刊,第三届中国出版政府奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:81792