Si—Al—Si复合薄膜的制备及电化学性能研究.pdfVIP

· 44 · 材料导报 B：研究篇 2013年 4月(下)第 27卷第4期 Si—Al—Si复合薄膜的制备及 电化学性能研究 方 茜，黄 峰 ，陈江风，秦 宇 (武汉科技大学材料与冶金学院，武汉 430081) 摘要 采用磁控溅射法，通过控制其中Si薄膜的溅射时间，在铜箔集流体上沉积 了4种不同Si厚度的si—A1一 si夹层结构复合薄膜。采用原予力显微镜 (AFM)和扫描电子显微镜 (SEM)以及能谱仪 (EDS)分析样品表面形貌和 结构。采用恒电流充放电和慢循环伏安等方法研究了复合薄膜作为锂二次电池负极材料的电化学性能。结果表明， 随着si溅射时间的延长，复合薄膜首周放电容量增加，不可逆容量损失也增加；Si-AbSi复合薄膜作为锂离子电池负 极材料的循环性能随着Si溅射时间的延长而变差，但与纯Si薄膜相比，Al的加入明显降低了首周不可逆容量损失， 改善 了Si薄膜的循环性能。 关键词 磁控溅射 一A1si薄膜 锂离子电池 负极材料 中图分类号：TM912．9 文献标识码：A PreparationandElectrochemicalPropertiesofSi-Al_SiThinFilm FANGQian，HUANGFeng，CHENJiangfeng，QIN Yu (CollegeofScienceandM etallurgicalEngineering，WuhanUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430081) Abstract FourkindsofSi—A1Sithinfilmsasanodesoflithium ionbatterywerefabricatedbymagnetronsput— teringwithdifferentsputteringtimeofSi．Surfacemorphologyandstructuresofthefilmswereinvestigatedbyatomic foreemicroscopy(AFM)，scanningelectronmicroscopy(SEM )andenergydispersivespectrometry(EDS)．Theirli— thium electrochemicalpropertieshavebeeninvestigatedbycharge／dischargemeasurementandcyclicvoltammetry． Theresultsshow thatasthefilmswiththedischargecapacityandinitialirreversiblecapacityincreaseofSisputtering timeintherise，butcycleperformancewasdecreased．ComparedwithpureSithinfilm，theintroductionofA1toSi improvedthecycleperformanceoftheSifilm． Keywords magnetronsputtering，Si—A1一Sithinfilm ，lithium ionbattery，anodematerial 随着科技的发展 ，二次电池逐渐在人们的生活中占据 了 Maranchi等 制备了厚度为 250nm和 1 m 的非晶硅 举足轻重的地位 。目前市场上 占主导地位的二次电池体系 薄膜电极 ，其 中250nm 的电极循环30周期后可维持约 3500 中，锂离子电池因具有高电压、高能量和长寿命等优点，在便 mAh／g的容量。但当薄膜厚度增加时，性能并不理想。当电 携式电子产品、国防工业及电动汽车等方面显示出广 阔的应 极材料厚度达到 1txm时，循环 12周期后容量衰减很快。伏 用前景。目前商用锂离子电池负极材料普遍采用碳材料，但