高比能锂离子电池合金负极材料研究赵海雷 ppt课件.ppt

高比能二次锂离子电池合金负极材料
的研究及其规模化制备
(No. 2006AA03Z231)
赵海雷
北京科技大学
不同二次电池的性能对比
精品资料
你怎么称呼老师？
如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你是否会认高比能二次锂离子电池合金负极材料
的研究及其规模化制备
(No. 2006AA03Z231)
赵海雷
北京科技大学
不同二次电池的性能对比
精品资料
你怎么称呼老师？
如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你是否会认为老师的教学方法需要改进？
你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？
教师的教鞭
“不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
“太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
精品资料
Application in microelectronics
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.
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
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
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
Thermodynamic calculation for carbothermal reduction of metal oxides
Flow chart
Oxides
Carbon
Mixing
Firing
Sieving
Tape casting
Assembling cell
XRD
SEM, TEM
BET
Charge/discharge cycling
Cyclic voltammograms
AC impedance
Sn-Sb system
850 ℃, 2 h
850 ℃, 6 h
TEM for single particle
SEM morphologies of SnSb alloy powders
2 h
4 h
6 h
8 h
Sn-Sb system
Mario Wachtler , J. Power Sources 105 (2002):151-160
Sn-Sb system
Sn-Sb system
体积比容量是碳负极的2倍。
Sn-Ni system
Sn-Ni system
. Guo , . Zhao, . Liu, . Dou,
Carbon 43 (2005) 1392
Cycling performance of NiSn2 alloy
composite electrode at constant current
density of 100mAg-1
Sn-Sb-Ni system
900 ℃, 2 h
Cycling performance
Sn-Co system
C. Mi, et al, J. Inorganic Chemistry, 3 (2003) 283.
800℃, 2 h
Sn-Cu-Co system
Sn-Cu-Co system
Sn-Co-C
Si-基负极材料的研究
Si-基负极材料的研究
致谢
感谢国家“863”高技术发展计划对本项目的支持 (No. 2006AA03Z231).