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论文类型： 会议论文

发表时间： 2017-08-01

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关键字： 硅薄膜;非晶硅;晶体硅;混合结构;磁控溅射技术;锂离子电池负极;

摘要： 锂离子电池因其具有高能量密度,长循环寿命,低成本及高安全性等优势,被广泛应用于军事和民用动力电池领域。目前锂离子电池负极材料中广泛商业化应用的石墨类碳负极材料,但其理论比容量仅为372 mAh·g~(-1),其低容量和低能量密度远不能适应当前电池供电类设备的迅猛发展,满足设备的储能需求。作为地球上含量最高的几种元素之一,硅材料因其超高的理论容量(4200m Ah·g~(-1)),被认为是最有潜力替代碳材料的一种锂离子电池负极材料。本文采用线性微波耦合等离子体化学气相沉积技术(MPCVD)和磁控溅射技术(Magnetron Sputtering)分别在铜箔基底上直接沉积硅薄膜,避免了粘结剂等物质对活性材料导电性和质量比容量的影响,探讨了不同工艺对薄膜性能的影响。通过对制备得到的薄膜进行拉曼光谱、扫描电镜等表征,结果显示化学气相沉积技术制备出的硅薄膜主要是非晶硅与晶体硅的混合结构,而磁控溅射技术制备得到的则是单一的非晶硅薄膜。对装配的纽扣式电池的电化学性能测试结果表明,非晶硅与晶体硅混合结构薄膜具有很高的初次放电比容量,通过参数优化制备的0.2-0.3μm薄膜首次放电比容量可达3190.6 mAh·g~(-1)