高比能锂离子电池合金负极材料研究-赵海雷.ppt

高比能锂离子电池合金负极材料研究-赵海雷
高比能锂离子电池合金负极材料研究-赵海雷高比能锂离子电池合金负极材料研究-赵海雷不同二次电池的性能对比2
不同二次电池的性能对比
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Application in microelectronics
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碳材料为目前锂离子电池常用的负极材料
碳材料的理论比容量为372 mAh/g
目前碳负极材料的实际比容量已经非常接近其理论比容量
需要寻找新的、可以替代碳材料的高容量锂离子电池负极材料
Sn基合金材料引起了人们的极大关注
它的理论比容量为：Li22Sn5: 994 mAh/g
人们研究了许多Sn基合金体系, 如: SnSb, SnCu, SnCo, SnV, SnFe, etc.
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阻碍Sn基合金商业化的原因
电极大的体积膨胀
采用纳米颗粒的合金粉体
首次不可逆容量较高
(低的首次库仑效率)
New idea
具有纳/微复合结构和内微孔的颗粒
SnCo powders
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传统的合成方法
从水溶液中的化学共沉淀
粉末冶金
电镀的方法
机械合金化的方法
这些合成方法要么工艺复杂，要么不适宜大规模生产
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Carbothermal reduction
Simple, cheap and mass production
SnO2 + 2C = Sn + 2CO(g)
Sb2O3 + 3C = 2Sb + 3CO(g)
CuO + C = Cu + CO(g)
NiO + C = Ni + CO(g)
CoO + C = Co + CO(g)
Synthesis of Sn-based Alloy Composite Powder
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Thermodynamic calculation for carbothermal reduction of metal oxides
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Flow chart
Oxides
Carbon
Mixing
Firing
Sieving
Tape casting
Assembling cell
XRD
SEM, TEM
BET
Charge/discharge cycling
Cyclic voltammograms
AC impedance
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Sn-Sb system
850 ℃, 2 h
850 ℃, 6 h
TEM for single particle
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