硅粉末及銅硅混合粉末冷噴涂基板時沉積特性的實(shí)驗研究.pdf

1、硅材料因其具有目前已知的最高的理論比容量（4200mAh/g）和較高的嵌鋰電位（0.2V）,有望成為替代石墨的新型鋰離子電池負(fù)極材料。然而，硅負(fù)極在充放電過程中會出現(xiàn)劇烈的體積效應(yīng)（300％），會造成硅顆粒破碎粉化，使得硅負(fù)極與集流體之間失去電接觸，從而導(dǎo)致電池失去活性。并且硅本身電導(dǎo)率不高，倍率性能不佳，這會嚴(yán)重影響硅材料作為鋰離子電池負(fù)極材料的應(yīng)用。提高鋰離子電池中荷電保持的能力成了鋰離子電池研究中需要突破的關(guān)鍵性問題。利用新型粘結(jié)

2、劑，正極材料等也可提高電池循環(huán)性能，但出于大規(guī)模應(yīng)用來考慮，制備具有納米結(jié)構(gòu)的硅基復(fù)合材料具有最大的發(fā)展?jié)摿?。目前大多?shù)實(shí)驗室研究制備硅基復(fù)合材料的方法成本昂貴，制作復(fù)雜，因此，發(fā)展一種簡單的，低成本，均勻的將納米結(jié)構(gòu)硅基材料與集流體結(jié)合的方法，是開發(fā)新型硅基電極的重點(diǎn)工作。冷噴涂方法即是這樣一種簡便，經(jīng)濟(jì)的硅基負(fù)極電池制備的方法。
　　07年日本學(xué)者曾嘗試過用低壓冷噴涂的方法制備硅基負(fù)極材料，表現(xiàn)出了很好的循環(huán)性能,但缺少對于制

3、備過程中涂層形成的機(jī)理的研究。本論文主要通過實(shí)驗方法來探究冷噴涂制備硅基負(fù)極材料過程中的沉積特性，為冷噴涂制備鋰離子硅基負(fù)極電池提供理論參考。首先用自制的高壓冷噴涂設(shè)備將硅或銅硅混合粉末在不同的氣體參數(shù)、噴涂道次（噴涂了幾道次即是指反復(fù)噴涂了幾次）、顆粒粒徑、基板材質(zhì)時噴涂在基板上，然后通過后處理得到涂層斷面，再利用掃描電鏡觀察涂層表面和斷面形貌特征，用電鏡自帶的能譜分析儀和X射線衍射儀對涂層結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，提出了影響涂層結(jié)構(gòu)的主要因素。